Examen De Fisica b

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS FÍSICA B Final/2006-I

Nombre: __________Solución_______________Paralelo____ Firma____________________
1) (3 pts)Un tubo largo abierto en ambos extremos es sostenido verticalmente con un extremo debajo del agua según lo mostrado. Un diapasón de frecuencia 430 Hz vibra sobre el extremo abierto superior del tubo. Mientrasque el tubo es elevado, se oyen dos sonidos resonantes sucesivos en h = 60 cm y h = 100 cm. Dado que la velocidad del sonido en aire es 332 m/s a 0°C y aumenta en 0.6 m/s por cada °C. ¿Cuál era la temperatura en °C del aire en el tubo? A) 0 B) 10 C) 15 D) 20 E) 25

λ = 2(1 − 0.6) = 0.8m V = λf = (0.8)430 = 344m / s
344 = 332 + 0.6T T = 20 o C

2) (3 pts)Una barra de aluminio a una temperaturade 100 °C irradia energía a una tasa de 10 W. Si su temperatura se aumenta a 200 °C, a qué tasa aproximadamente irradiara energía? w) 15 W 4 P = σ e(200 + 273) x) 20 W 4 y) 26 W 10 = σ e(100 + 273) z) 80 W 4734 P = 10 = 26W 3734 3) (3 pts)Un kilogramo de agua hirviendo se pone en un termo vacío cuya masa es 1 kg y su temperatura 25 °C. No se pierde ningún calor en el termo, el calor específico deltermo es 0.5 kcal/kg°C. Su temperatura final es: ma ca (100 − T ) = mt ct (T − 25) w) 50 °C x) 65 °C 1(100 − T ) = 0.5(T − 25) y) 75 °C 200 − 2T = T − 25 z) 90 °C 3T = 225 ⇒ T = 75o C 4) (3 pts)¿Cuántas moléculas están presentes en 2.5 litros de gas a presión y temperatura estándar? w) 5.6 x 1024 PV = N kT x) 1.5 x 1024 PV 1.013 × 105 × 2,5 × 10− 3 N= = y) 6.0 x 1023 kT 1.38 × 10− 23 × 273 z) 6.7x 1022
N = 6.7 × 1022 moleculas

5) (1.5 pts)La energía cinética de una molécula en un gas aparece en la forma de: w) fricción x) energía interna y) temperatura z) energía potencial 6) (1.5 pts)Si dos gases diferentes tienen el mismo volumen, temperatura, y presión y se comportan como un gas ideal, también serán idénticos en cuál de los siguientes parámetros? w) velocidad molecular media x)masa total y) energía cinética molecular total z) ímpetu medio por molécula

7) (10 pts) Expansion Libre. En un compartimiento de volumen V0 confinamos n moles de un gas diatómico con temperatura T0 y presión P0. Repentinamente la pared divisoria del compartimiento desaparece y el gas llena el volumen total 3V0. El gas alcanza un nuevo estado de equilibrio en este volumen más grande. (a) (2 pts)¿Cuánto calor se agrega al gas durante la expansión libre?

Corresponde a una expansión adiabática por lo tanto Q=0

(b) (2 pts) ¿Cuánto trabajo hace el gas durante la expansión libre? El gas no realiza trabajo durante la expansión libre W = 0

(c) (2 pts) Encuentre la temperatura del gas después de la expansión libre

ΔU = Q − W = O O = nc v ΔT ⇒ ΔT = 0 Por lo tan to Tf = T0

(d) (2 pts)¿Cuál es el cambio de la entropía del gas debido a la expansión libre?

ΔS = nR ln ΔS = nR ln

Vf V0

Pr oceso isotermico

3V0 = nR ln 3 V0

(e) (2 pts) Después de la expansión libre el gas es recomprimido adiabáticamente a su volumen inicial. ¿Cuál es el cambio de la entropía del gas durante esta recompresión?

Proceso adiabático del gas implica ΔS=0 para el gas

8) Este ciclotermodinámico se compone, de una compresión adiabática, una expansión isobárica, una expansión adiabática, y un enfriamiento isocórico. Considere n moles de un gas ideal monoatómico. (a) (10 pts) Llene la tabla, dejando los parámetros en término de la temperatura de cada estado, T a, T b, T c, T d, y no de las presiones o los volúmenes.
3 nR(Tb − Ta) 2 3 nR(Tc − Tb) 2 3 nR(Td − Tc) 2 3 nR(Ta − Td ) 20
5 nR(Tc − Tb) 2

3 − nR(Tb − Ta) 2
nR(Tc − Tb)

0
5 Tc nR ln 2 Tb

0
3 − nR(Ta − Td ) 2

3 − nR(Td − Tc) 2

0
3 Ta nR ln 2 Td

0

0

0

Δ U = nc v (Tf − To ) =
Para P = Cte

3 nR (Tf − To ) 2

Para todos los procesos
5 nR (Tf − To ) 2

Δ Q = nc p (Tf − To ) = W = Q - ΔU ΔS = nc p ln

Para V = Cte

Tf 5 Tf = nR ln To To 2 3 Δ Q = nc v (Tf − To ) = nR (Tf...