Problemario fisica

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PROBLEMARIO FÍSICA II
LEYES DE LA TERMODINÁMICA
INSTRUCIONES: Resuelva los siguientes problemas utilizando las relaciones correspondientes:
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
1. En un proceso químico industrial, se proporcionan a un sistema 600 J de calor y 200 J de trabajo son realizados por dicho sistema. ¿Cuál es el incremento registrado en la energía interna de este sistema?
2.Suponga que la energía interna de un sistema disminuye en 300 J, al tiempo que un gas realiza 200 J de trabajo. ¿Cuál es el valor de Q? ¿El sistema ha ganado o ha perdido calor?
3. En un proceso termodinámico, la energía interna del sistema se incrementa en 500 J. ¿Cuánto trabajo fue realizado por el gas si en el proceso fueron absorbidos 800 J de calor?
4. Un pistón realiza 300 J de trabajosobre un gas, que luego se expande y efectúa 220 J de trabajo sobre su entorno. ¿Cuál es el cambio en la energía interna del sistema si el intercambio neto de calor es cero? [Suponga que Q = 0, entonces Q = U + W = 0 y U = – W]
5. En un laboratorio químico, un técnico aplica 340 J de energía a un gas, al tiempo que el sistema que rodea dicho gas realiza 140 J de trabajo sobre el gas. ¿Cuál es elcambio en la energía interna? [Q = +340 J; W = –140J (el trabajo hecho SOBRE el gas es negativo)]
6. ¿Cuál es el cambio de la energía interna en el problema 20.5 si los 140 J de trabajo son realizados por el gas, en lugar de realizarse sobre el gas? [El trabajo por el gas es positivo, W = + 140 J]
7. Un sistema absorbe 200 J de calor cuando la energía interna aumenta en 150 J. ¿Quétrabajo realiza el gas en ese caso? [Q = +200 J, U = +150 J]
8. El calor específico del agua es 4186 J/kg Cº. ¿Cuál es el cambio en la energía interna de 200 g de agua cuando ésta se calienta de 20 a 30º C? Suponga que el volumen es constante. Q = mcT.
9. A una presión constante de 101.3 kPa, 1 g de agua (1 cm3) se evapora por completo y alcanza un volumen final de 1671 cm3 como vapor. ¿Quétrabajo ha realizado el sistema contra su entorno? ¿Cuál es el incremento de la energía interna?
10. El volumen de un gas disminuye de 5 a 3 L bajo una presión constante de 2 atm. ¿Cuánto trabajo se realiza? ¿Y se realiza sobre el gas o lo realiza éste? Si hay un incremento de 300 J en la energía interna, ¿cuál es el intercambio neto de calor? Trace un bosquejo del proceso.
11. Durante unaexpansión isobárica una presión constante de 250 kPa causa que el volumen de un gas pase de 1 a 3 L. ¿Qué trabajo realiza el gas?
12. Un gas encerrado en el cilindro de un motor tiene un volumen inicial de 2 × 10–4 m3. Luego el gas se expande isobáricamente a 220 kPa. Si durante el proceso se absorben 350 J y la energía interna aumenta 150 J, ¿cuál es el volumen final del gas?
13. Un gasideal se expande isotérmicamente al tiempo que absorbe 4.80 J de calor. El pistón tiene una masa de 3 kg. ¿A qué altura se elevará el pistón respecto a su posición inicial? [U = 0 (isotérmicamente)]
14. El trabajo realizado sobre un gas durante una compresión adiabática es de 140 J. Calcule el incremento de la energía interna del sistema en calorías.
15. Se encierran en un contenedor 2 kg deagua, al inicio a 20º C, de modo que todo cambio es isocórico. Luego, el agua absorbe 9000 J de calor, al tiempo que 1050 J se gotean al medio debido a un mal aislamiento. Determine el incremento en la temperatura del agua.
16. Un gas está encerrado en una lata de cobre. ¿Cuánto calor es necesario suministrar para incrementar la energía interna en 59 J? ¿Qué tipo de proceso termodinámicointerviene en este caso?
17. Un gas encerrado por un pistón se expande casi isobáricamente a 100 kPa. Cuando el sistema absorbe 20 000 J de calor, su volumen aumenta de 0.100 m3 a 0.250 m3. ¿Qué trabajo se ha realizado y cuál es el cambio en la energía interna?
18. El calor específico del bronce es 390 J/kg Cº. Un trozo de bronce de 4 kg se calienta isocóricamente, con lo cual la temperatura...
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