cemento
Páginas: 5 (1183 palabras)
Publicado: 18 de noviembre de 2014
188
FÍSICA GENERAL
PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS
20.21 [I]
Un bloque metálico de 2.0 kg (c ϭ 0.137 cal͞g · ºC) se calienta de 15 ºC a 90 ºC. ¿En cuánto cambió su energía interna?
Resp. 86 kJ.
20.22 [I]
¿En cuánto cambia la energía interna de 50 g de aceite (c ϭ 0.32 cal͞g · ºC) cuando el aceite se enfría de
100 ºC a 25 ºC?
Resp. Ϫ1.2 kcal.
20.23 [II] Un bloque metálico de 70 gque se mueve a 200 cm͞s resbala sobre la superficie de una mesa a lo largo de
una distancia de 83 cm antes de alcanzar el reposo. Si supone que 75% de la energía térmica producida por
la fricción va hacia el bloque, ¿en cuánto se eleva la temperatura del bloque? Para el metal, c ϭ 0.106 cal͞
g · ºC.
Resp. 3.4 × 10Ϫ3 ºC.
20.24 [II] Si cierta masa de agua cae una distancia de 854 m y toda laenergía se aprovecha para calentar el agua, ¿cuál
será el aumento de temperatura del agua?
Resp. 2.00 ºC.
20.25 [II] ¿Cuántos joules de calor por hora produce un motor con una eficiencia de 75.04% y que requiere de una potencia de 0.250 hp para funcionar?
Resp. 168 KJ.
20.26 [II] Una bala de 100 g (c ϭ 0.030 cal͞g · ºC) está inicialmente a 20 ºC. Se dispara en línea recta hacia arriba con
unarapidez de 420 m͞s, y en su regreso al punto de partida choca con un bloque de hielo a 0 ºC. ¿Cuánto hielo
se funde? Desprecie la fricción con el aire.
Resp. 26 g.
20.27 [II] Para determinar el calor específico de un aceite, un calentador eléctrico en forma helicoidal se coloca dentro
de un calorímetro con 380 g de aceite a 10 ºC. El calentador consume energía (y disipa calor) a razón de 84
W.Después de 3.0 min, la temperatura del aceite es de 40 ºC. Si el equivalente de agua del calorímetro y del
calentador es de 20 g, ¿cuál es el calor específico del aceite?
Resp. 0.26 cal͞g · ºC.
20.28 [I]
¿Cuánto trabajo externo realiza un gas ideal cuando se expande de un volumen de 3.0 litros a uno de 30.0
litros contra una presión constante de 2.0 atm?
Resp. 5.5 kJ.
20.29 [I]
Conformese calientan 3.0 litros de gas ideal a 27 ºC, se expande a una presión constante de 2.0 atm. ¿Cuánto
trabajo realiza el gas conforme su temperatura cambia de 27 ºC a 227 ºC?
Resp. 0.40 kJ.
20.30 [I]
Un gas ideal se expande adiabáticamente hasta tres veces su volumen inicial. Para hacerlo, el gas efectúa un
trabajo de 720 J. a) ¿Cuánto calor fluye desde el gas? b) ¿Cuál es el cambio enenergía interna del gas? c) ¿Su
temperatura sube o baja?
Resp. a) no fluye calor; b) Ϫ720 J; c) baja la temperatura.
20.31 [I]
Un gas ideal se expande a presión constante de 240 cmHg desde 250 cm3 hasta 780 cm3. Luego se le permite
enfriarse a volumen constante hasta su temperatura inicial. ¿Cuál es el flujo neto de calor hacia el gas durante
el proceso completo?
Resp. 40.5 cal.
20.32 [I]Conforme un gas ideal se comprime isotérmicamente, el agente compresor realiza 36 J de trabajo sobre el gas.
¿Cuánto calor fluye desde el gas durante el proceso de compresión?
Resp. 8.6 cal.
20.33 [II] El calor específico del aire a volumen constante es de 0.175 cal͞g · ºC. a) ¿Cuál será el cambio de energía
interna de 5.0 g de aire cuando se calienta de 20 ºC a 400 ºC? b) Suponga que 5.0g de aire se comprimen
adiabáticamente de tal forma que su temperatura aumenta de 20 ºC a 400 ºC. ¿Cuánto trabajo debe realizarse
sobre el aire para comprimirlo?
Resp. a) 0.33 kcal; b) 1.4 kJ o, puesto que el trabajo realizado sobre el
sistema es negativo, Ϫ1.4 kJ.
20.34 [II] El agua hierve a 100 ºC y 1.0 atm. Bajo estas condiciones, 1.0 g de agua ocupa 1.0 cm3, 1.0 g de vapor ocupa
1 670cm3 y Ly ϭ 540 cal͞g. Encuentre a) el trabajo externo efectuado cuando se forma 1.0 g de vapor a 100
ºC y b) el incremento en energía interna.
Resp. a) 0.17 kJ; b) 0.50 kcal.
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CAPÍTULO 20: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA 189
20.35 [II] La temperatura de 3.0 kg de gas criptón se eleva de Ϫ20 ºC a 80 ºC. a) Si esto se efectúa a volumen constante,
calcule el calor...
FÍSICA GENERAL
PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS
20.21 [I]
Un bloque metálico de 2.0 kg (c ϭ 0.137 cal͞g · ºC) se calienta de 15 ºC a 90 ºC. ¿En cuánto cambió su energía interna?
Resp. 86 kJ.
20.22 [I]
¿En cuánto cambia la energía interna de 50 g de aceite (c ϭ 0.32 cal͞g · ºC) cuando el aceite se enfría de
100 ºC a 25 ºC?
Resp. Ϫ1.2 kcal.
20.23 [II] Un bloque metálico de 70 gque se mueve a 200 cm͞s resbala sobre la superficie de una mesa a lo largo de
una distancia de 83 cm antes de alcanzar el reposo. Si supone que 75% de la energía térmica producida por
la fricción va hacia el bloque, ¿en cuánto se eleva la temperatura del bloque? Para el metal, c ϭ 0.106 cal͞
g · ºC.
Resp. 3.4 × 10Ϫ3 ºC.
20.24 [II] Si cierta masa de agua cae una distancia de 854 m y toda laenergía se aprovecha para calentar el agua, ¿cuál
será el aumento de temperatura del agua?
Resp. 2.00 ºC.
20.25 [II] ¿Cuántos joules de calor por hora produce un motor con una eficiencia de 75.04% y que requiere de una potencia de 0.250 hp para funcionar?
Resp. 168 KJ.
20.26 [II] Una bala de 100 g (c ϭ 0.030 cal͞g · ºC) está inicialmente a 20 ºC. Se dispara en línea recta hacia arriba con
unarapidez de 420 m͞s, y en su regreso al punto de partida choca con un bloque de hielo a 0 ºC. ¿Cuánto hielo
se funde? Desprecie la fricción con el aire.
Resp. 26 g.
20.27 [II] Para determinar el calor específico de un aceite, un calentador eléctrico en forma helicoidal se coloca dentro
de un calorímetro con 380 g de aceite a 10 ºC. El calentador consume energía (y disipa calor) a razón de 84
W.Después de 3.0 min, la temperatura del aceite es de 40 ºC. Si el equivalente de agua del calorímetro y del
calentador es de 20 g, ¿cuál es el calor específico del aceite?
Resp. 0.26 cal͞g · ºC.
20.28 [I]
¿Cuánto trabajo externo realiza un gas ideal cuando se expande de un volumen de 3.0 litros a uno de 30.0
litros contra una presión constante de 2.0 atm?
Resp. 5.5 kJ.
20.29 [I]
Conformese calientan 3.0 litros de gas ideal a 27 ºC, se expande a una presión constante de 2.0 atm. ¿Cuánto
trabajo realiza el gas conforme su temperatura cambia de 27 ºC a 227 ºC?
Resp. 0.40 kJ.
20.30 [I]
Un gas ideal se expande adiabáticamente hasta tres veces su volumen inicial. Para hacerlo, el gas efectúa un
trabajo de 720 J. a) ¿Cuánto calor fluye desde el gas? b) ¿Cuál es el cambio enenergía interna del gas? c) ¿Su
temperatura sube o baja?
Resp. a) no fluye calor; b) Ϫ720 J; c) baja la temperatura.
20.31 [I]
Un gas ideal se expande a presión constante de 240 cmHg desde 250 cm3 hasta 780 cm3. Luego se le permite
enfriarse a volumen constante hasta su temperatura inicial. ¿Cuál es el flujo neto de calor hacia el gas durante
el proceso completo?
Resp. 40.5 cal.
20.32 [I]Conforme un gas ideal se comprime isotérmicamente, el agente compresor realiza 36 J de trabajo sobre el gas.
¿Cuánto calor fluye desde el gas durante el proceso de compresión?
Resp. 8.6 cal.
20.33 [II] El calor específico del aire a volumen constante es de 0.175 cal͞g · ºC. a) ¿Cuál será el cambio de energía
interna de 5.0 g de aire cuando se calienta de 20 ºC a 400 ºC? b) Suponga que 5.0g de aire se comprimen
adiabáticamente de tal forma que su temperatura aumenta de 20 ºC a 400 ºC. ¿Cuánto trabajo debe realizarse
sobre el aire para comprimirlo?
Resp. a) 0.33 kcal; b) 1.4 kJ o, puesto que el trabajo realizado sobre el
sistema es negativo, Ϫ1.4 kJ.
20.34 [II] El agua hierve a 100 ºC y 1.0 atm. Bajo estas condiciones, 1.0 g de agua ocupa 1.0 cm3, 1.0 g de vapor ocupa
1 670cm3 y Ly ϭ 540 cal͞g. Encuentre a) el trabajo externo efectuado cuando se forma 1.0 g de vapor a 100
ºC y b) el incremento en energía interna.
Resp. a) 0.17 kJ; b) 0.50 kcal.
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CAPÍTULO 20: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA 189
20.35 [II] La temperatura de 3.0 kg de gas criptón se eleva de Ϫ20 ºC a 80 ºC. a) Si esto se efectúa a volumen constante,
calcule el calor...
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