Termodinamica

CAPÍTULO 19: TERMODINÁMICA – Física Nova
04. Procediendo como en el problema 02, se
tiene:

Práctica 1: ENERGÍA INTERNA
01. Considerando que el trabajo del rozamiento
se convierte íntegramente en calor se
tendrá:

1
Em = 2 mv 2 + mgh

Como el trozo de hielo está en su temperatura de fusión, toda la energía calorífica
desprendida durante el impacto se convierte
en calor latente quefunde a 1/10 de la masa
de aquel. Luego:

Q = Wroz → Q = −f ⋅ d → Q = −µmgd
Reemplazando datos:
Q = −(0,4) ⋅ 10 ⋅ 10 ⋅ 20

→

Q = −300 J

Y aplicando el equivalente mecánico del
calor, se tiene:

QF = Em

 0,24 cal 
Q = −300 J ⋅ 
 ∴ Q = −192cal
 1J 

1
10

mL =

1
2

1
mFL = 2 mv 2 + mgh

→

m v 2 + m gh

1 L − 2gh
5

v=

→

Reemplazando valores enel S.I, se tiene:

CLAVE : B

v=
02. En primer lugar calcularemos la energía
mecánica inicial del trozo:

1 (334 400) − 2(10)(100)
5

∴ v ≈ 255m / s

CLAVE :E

Em = mgh
A continuación determinamos el calor liberado durante el impacto, que por condición es
calor latente, ya que ha de servir para fundir
al hielo. Luego:

QF = mFL →

05. La energía calorífica empleada para fundiruna masa mF de hielo es la que pierde el
martillo durante el choque y que es
transmitida al bloque de hielo. Esta energía
se determina mediante la diferencia de
energías cinéticas antes y después del

1
QF = 8 mL

Puesto que en el impacto la energía mecánica se transforma en calor y éste es íntegramente empleado para la fundición del
hielo, se debe cumplir que:

Em = QF

→ m gh =1
8

impacto. A su vez, si vo es la velocidad de
impacto entonces la velocidad del rebote
está dada por evo. Luego:

QF = ∆Ec

mL

→

)

mF =

W = QL
Donde QL es el calor latente que se necesita
suministrar a los bloques de hielo para
fundirlos. Luego:

2
m 1 − e2 v o

(

)

2L

10 1 − (0,5)2 ( 2 )

(

)

2

2 ⋅ 334 400

∴ mF = 4,48 ⋅ 10−5 kg ≈ 45 ⋅ 10 −3g

CLAVE : C

cal
W = (10 g)(80
)
g
W = (800 cal )(

mF =

)

Reemplazando datos:

03. De acuerdo con la condición del problema se
debe cumplir que:

06. Corrección: en lugar de 1 min debe decir 20
min.

4,18 J
)
1 cal

Elaboramos un esquema para identificar el
calor invertido en cada proceso:

∴ W = 3344 J

CLAVE : A

Prof. Edwin Murga

(

(

CLAVE : A

W= 800cal →

2
1
mFL = 2 m v o − v 2 , v o > v f
f

2
1
mFL = 2 m v o − (ev o )2

L
∴ h=
8g

W = mFL →

→

-1-

CAPÍTULO 19: TERMODINÁMICA – Física Nova
Luego: W = Qt →

Pero el calor suministrado por el carbón es:

W = Q1 + Q2

Qsuministrado = 40(12 000) = 480 000 kCal

W = m1Ce∆T + m2L

Y para determinar la eficiencia del calentador
aplicamos la ecuación:Reemplazando datos en el SI, se tiene:

W = (0,5)(4180)(80) + (0,2)(2257200)

η=

W = 618540 J
Luego la potencia de la hornilla suministrada
en este proceso la obtendremos de:

η=

W 618540 J
=
∴ Pot = 515,45 W
t
1200 s
Finalmente la eficiencia de la hornilla se
obtiene de:

Qabs
⋅ 100
Qsum

240 000
⋅ 100
480 000

∴ η = 50%

Pot =

η=

CLAVE : E

09. La energíainterna de un gas monoatómico
se calcula por:

Pot consumida
515,45W
=
Pot suministrada
600 W

U = 3 NkT
2

∴ η ≈ 0,86 = 86%

U = 3 ( 5 × 1022 ) (1,38 × 10−23 ) ( 300 )
2

CLAVE : B

∴ U = 310,5 J

CLAVE : A

07. Considerando que el trabajo del rozamiento
se convierte íntegramente en calor que sirve
para fundir el hielo, se tendrá:

10. La energía interna de un gasmonoatómico
también se determina por:

QL = Wroz
El valor absoluto garantiza que solo se trabajen con valores positivos para todas las
cantidades físicas involucradas. Luego:
mFLF = f ⋅ d →

U = 3 RTn
2
62325 = 3 ⋅ ( 8,31) (T) ⋅ 10
2

M
LF = µ M gd
100

∴ T = 500 K

CLAVE : D
d=

LF
334400 J
→ d=
100µg
100 ⋅ 1 ⋅ 10m / s2
3

11. Para este caso la energía interna del gas...