Ejercicio Fisica Termo

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Jorge Mendoza Dueñas Ciencia y Tecnología

Aire acondicionado
El sistema de aire acondicionado está basado en el principio del refrigerador. En días calurosos; el sistema absorbe calor del aire de la vivienda u oficina; este aire es enviado luego al exterior siguiendo procedimientos similares al del refrigerador.

vapor La máquina a vapor
La máquina de vapor o motor a vapor tuvo susbases en la “EOLIPILA”, invento atribuido a Herón de Alejandría, este aparato consta de una esfera hueca adosada a dos tubos como se nuestra y que puede girar respecto a un eje horizontal. Si se hace ingresar algún fluido dentro de la esfera y se calienta mediante una caldera o algún mecanismo, dicho calor hará evaporar parcialmente el agua hasta hacerlo expulsar; esto origina un par de fuerza ycon ello un movimiento cinético de rotación (trabajo). Se habrá conseguido un motor térmico, ó turbina de vapor.

vapor Tren a vapor
El tren a vapor tiene sus raíces en la turbina de vapor; el calor genera trabajo, en este caso energía cinética.

Gases

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RESUELTOS PROBLEMAS RESUELTOS
A 1.problemas de aplicación ¿Qué gráfica indica un proceso isotérmico? 3.Un recipiente contiene 100 gde hidrógeno a 2 atmósferas de presión y a 7 °C. Se calienta, manteniendo el volumen constante, hasta alcanzar una temperatura de 27 °C. Calcular la presión final. Solución:

a)

d)

b)

e) N.A.

c)

En un proceso isocórico, al incrementar la cantidad de calor el volumen permanece constante (V = cte). En este proceso, se cumple: “La presión de un gas es directamente proporcional a sutemperatura absoluta” (Ley de Gay Lussac). V = cte P = 2 atm T = 7 + 273 = 280 K P=? T = 27 + 273 = 300 K Pi Pf = Ti Tf 2 P = f 280 300
Pf = 2,14 atm

Solución: En un proceso isotérmico la temperatura de la masa permanece constante; por lo tanto la alternativa correcta será:

2.-

Si la variación de la energía interna de un gas ideal es 100 J y ha perdido una cantidad de calor de 100 J;calcular el trabajo. Solución: t Datos: ∆U = 100 J Q = − 100 J (calor perdido)
W=?

4.-

Una masa gaseosa con un volumen de 0,05 m3, se comprime hasta que su volumen se reduce a 0,025 m3, manteniéndose su energía interna constante, según esto si su presión inicial es 100 000 Pascal, calcular su presión final. Solución: t Datos: Vo = 0 , 05 m3 ,
Vf = 0 , 025 m3 Pf = ?

t 1ra Ley de latermodinámica:
∆U = Q − W

Po = 100 000 Pascal ,

t Si energía interna = cte ⇒ ∆U = 0 ⇒ W = − 200 J Luego el proceso será isotérmico:

100 = − 100 − W

270
Entonces: Po Vo = Pf Vf
f

Jorge Mendoza Dueñas NOTA
Tener cuidado con las unidades antes de reemplazar los datos en las fórmulas 7.Una máquina de Carnot absorbe 80 kJ y realiza un trabajo de 40 000 J. Determinar la eficiencia de lamáquina y la temperatura del foco frío, si el depósito está a 800 K. Solución: Máquina térmica

b100 000gb0, 05g = P b0, 025g
Pf = 200 000 Pascal

5.-

Del diagrama P – V mostrado determinar: WAB, WBC, WCD, WDA.

Solución:
40 000 J

A) WAB = ? (Proceso isobárico: P = cte) WAB = P VB − VA = 8 6 − 2 WAB = 32 kJ B) WBC = ? (Proceso isocórico: V = cte) WBC = 0 C) WCD = ? (Proceso isobárico: P =cte) WCD = P VD − VC = 2 2 − 6
WCD = − 8 kJ

b

g b g

Q2 = 40 000 J

t

η=

Q1 − Q2 80 000 − 40 000 = 80 000 Q1

η = 0 , 5 .............. (1)

b

g b g

t η= η=

T1 − T2 800 − T2 = 800 T1 800 − T2 ..... (2) 800

D) WDA = ? (Proceso isocórico: V = cte) WDA = 0 6.Calcular el trabajo realizado por un gas ideal cuando se calienta isobáricamente desde 27 °C hasta 87 °C, si seencuentra dentro de un recipiente cerrado por un émbolo móvil. El volumen inicial es de 0,005 m3 y la presión atmosférica es 100 000 Pascal (g = 10 m/s2). Solución: t Proceso isobárico: P = cte
Vo = 0 , 005 m3 To = 27 + 273 = 300 K , Tf = 87 + 273 = 360 K

t (1) = (2) 0, 5 = 800 − T2 800 ⇒ T2 = 400 K

B 1.-

problemas complementarios Un recipiente contiene 50 g de hidrógeno a una...