Matriz dofa

Universidad de Antioquia Facultad de Qu´ ımica Farmac´utica e F´ ısica: Taller 7 Mec´nica de Fluidos y Termodin´mica a a
Nombre
1. Usted mezcla 1 kg de agua a 80◦ C con 1 kg de agua a 20◦ C. ¿Cu´l es la temperatura final? a 2. Una persona de 80 kg que intenta bajar de peso desea subir una monta˜a para quemar el equivan lente a una gran rebanada de pastel de chocolate que contiene 700 calorias(alimenticias). ¿Cu´nto a debe ascender la persona? 3. Un ingeniero propone contruir un puente de concreto reforzado con barras de aluminio. ¿Qu´ esta e mal con esta propuesta? 4. Una placa de impresi´n de 20 kg de masa est´ heo a cha de plomo. Despu´s de forjarlo, el plomo s´lido e o ◦ se enfr´ a 90 C. Luego se suelta en un tanque con ıa a 200 litros de agua, inicialmente a 25◦ C. ¿Cu´l es latemperatura de equilibrio final del plomo y el agua? 5. Una gran piedra, de 80 kg de masa, se desliza por una colina con una altura vertical de 100 m y se detiene por fricci´n al final de la colina. ¿Cu´l es o a el aumento en la entrop´ de la piedra m´s los ıa a alrededores? Suponga que la temperatura de los alrededores (colina y aire) es 270 K. 6. Una casa se contruye con ladrillos y con paredes de 20cm de grueso. La pared de una de las habitaciones mide 5 m × 3 m. ¿Cu´l es el flujo de calor a a trav´s de esta pared si la temperatura interior e es 21◦ C y la exterior es de -19◦C? (Conductividad t´rmica del ladrillo es k = 0,63J/(s · m · ◦ C)). e Para reducir la p´rdida del calor, el propietario de e la casa cubre la pared de ladrillos con una capa de aislamiento de fibra de vidrio de 12 cm. ¿Cu´les a ahora la p´rdida de calor? (Conductividad t´rmica e e de la fibra de vidrio es k = 0,042J/(s · m · ◦ C)). 7. En un d´ invernal, el calor escapa de una casa a la ıa tasa de 2.5×104 kcal/h. La temperatura dentro de la casa es de 21◦ C y la temperatura exterior es de -5◦C. ¿A que tasa produce este proceso energ´ ıa?

C´dula e
8. Un dep´sito caliente a una temperatura T1 = 400 o K se pone encontacto t´rmico breve con un e dep´sito a T1 = 300 K. Si 1 J de calor fluye o del dep´sito caliente al dep´sito fr´ ¿cu´l es el o o ıo, a cambio de la entrop´ del sistema que consiste en ıa ambos dep´sitos? o 9. Diez personas pueden nadar en una piscina al mismo tiempo, cada una libera aproximadamente 3.6×106 joules por hora. Si el volumen total del agua en la piscina es de 600 m3 , ¿qu´ cambio dee temperatura ocurre durante un per´ ıodo de 12 h, si suponemos que la piscina es usada por completo? 10. Un refrigerador transfiere calor de un dep´ito fr´ o ıo (el interior del refrigerador) a un dep´sito calieno te (la cocina). ¿Esto viola la segunda ley de la termodin´mica? a 11. El calor espec´ ıfico del hierro es aproximadamente un noveno del calor espec´ ıfico del agua. ¿En cu´ntos gradosaumenta la temperatura de 1 kg a de hierro si usted le suministra 1 kcal de calor? 12. ¿Cu´ntos cubos de hielo (a 0◦ C) deben agregarse a a un taz´n que contiene un litro de agua hirviendo o ◦ a 100 C de modo que la mezcla resultante alcance una temperatura de 40◦ C? Suponga que cada cubo de hielo tiene una masa de 20 g, que el taz´n y o el entorno no intercambian calor con el agua y que el calorespec´ ıfico promedio del agua es 4,2 × 103 J/kg. 13. El fondo de una tetera es una capa de acero inoxidable de 0.05 cm de grueso soldada a una capa de cobre de 0.03 cm de grueso. El ´rea del fondo a 2 de la tetera es 300 cm . El cobre entra en contacto con una plancha caliente a una temperaturade 101.2◦ C y el acero est´ cubierto con agua hirviena ◦ do a 100 C. ¿Cu´l es la tasa de transferencia de acalor a trav´s del fondo de la tetera desde la plane cha caliente hasta el agua?

14. La m´quina de vapor de una locomotora entrega a 5.4×108 J de trabajo por minuto y recibe 3.6×109 J de calor por minuto de su calentador. ¿Cu´l es a la eficiencia de la m´quina? ¿Cu´nto calor se desa a perdicia por minuto? 15. De acuerdo con la ley de conducci´n de calor, el o flujo de calor a trav´s de una...