ejercicios
Páginas: 13 (3179 palabras)
Publicado: 5 de febrero de 2015
SEPARATAs N° 6-7- 1ra Y 2da LEY DE LA TERMODINAMICA
1.- La temperatura del aire en áreas costeras se ve influida considerablemente por el gran calor especifico del agua. Una razón es que el calor liberado cuando 1 metro cúbico de agua se enfría 1.0ºC aumentará la temperatura de un volumen enormemente más grande de aire en 1.0ºC . Calcule este volumen de aire. El calor específico del aire esaproximadamente 1.0 KJ/kgºC. Considere la densidad del aire igual a 1.25 kg/m3.
2.- Un estudiante inhala aire a 22ºC y exhala aire a 37ºC. El volumen promedio del aire en una respiración es de 200 cm3. Ignore la evaporación del agua en el aire y calcule la cantidad de calor absorbido en un día por el aire respirado por el estudiante. La densidad del aire es aproximadamente igual a 1.25kg/m3, y el calor específico del aire es 1000 J/kg.ºC.
3.- Un recipiente aislado contiene vapor saturado que se enfría cuando fluye agua fría por un tubo que pasa por el recipiente. La temperatura del agua que entra es de 273 K. Cuando la velocidad del flujo es de 3,0 m/s, la temperatura del agua que sale es igual a 303 K. Determine la temperatura del agua saliente cuando la velocidad deflujo se reduce a 2,0 m/s. Suponga que la tasa de condensación permanente invariable.
4.- Un calentador de agua funciona por medio de potencia solar. Si el colector solar tiene un área de 6,0 m2 y la potencia entregada por la luz solar es de 550 W/m2, ¿Cuándo tarda en aumentar la temperatura de 1,0 m3 de agua de 20ºC a 60ºC?
5.- Un bloque de cobre de 1,0 kg a 20ºC se sumerge en un granrecipiente de nitrógeno a 77 K ¿Cuántos kilogramos de nitrógeno hierven en el momento en que el cobre alcanza 77 K? (El calor específico del cobre es 0,092 cal/gºC. El calor latente de vaporización del nitrógeno es 48 cal/g).
6.- Cuando un conductor frena un automóvil, la fricción entre los tambores y las balatas de los frenos convierte la energía cinética del auto en calor. Si un automóvil de 1500kg que viaja a 30 m/s se detiene, ¿Cuánto aumenta la temperatura en cada uno de los cuatro tambores de hierro de 8 kg de los frenos? (Ignore la pérdida térmica hacia los alrededores).
7.- En un recipiente aislado se agregan 250 g de hielo a 0ºC a 600 g de agua a 18ºC.
a) ¿Cuál es la temperatura final del sistema?
b) ¿Qué cantidad de hielo queda cuando el sistema alcanza el equilibrio?8.- Un clavo de hierro se clava dentro de un bloque de hielo por medio de un solo golpe de martillo. La cabeza de éste tiene una masa de 0,50 kg y una velocidad inicial de 2,0 m/s. El clavo y el martillo se encuentran en reposo después del golpe. ¿Cuánto hielo se funde? Suponga que la temperatura del clavo es 0,0ºC antes y después.
9.- Dos balas de plomo de 5,0 g, ambas a temperaturade 20ºC, chocan de frente cuando cada una se mueve a 500 m/s. Suponiendo una colisión perfectamente inelástica y ninguna pérdida de calor hacia la atmósfera, describa el estado final del sistema de las dos balas. Considere para el plomo c= 0,0305 cal/g.ºC, Tfusion= 327ºC y Lf= 5,85 cal/g.
10.- Un centavo de cobre de 3,0 g a 25ºC se sumerge 50 mm en la tierra.
a) Si 60% de la energíapotencial se emplea en aumentar la energía interna, determine su temperatura final.
b) ¿El resultado final depende de la masa del centavo? Explique.
11.- El lago Erie contiene cerca de 4,0 x 1011 m3 de agua.
a) ¿Cuánto calor se necesita para elevar la temperatura de ese volumen de agua de 11ºC a 12ºC?
b) ¿Aproximadamente cuántos años tomaría suministrar esta cantidad de calorempleando la salida completa de una central eléctrica de 1000 MW?
12.- Un gas se expande de I a F a lo largo de tres posibles trayectorias, como se indica en la figura. Calcule el trabajo en joules realizado por el gas a lo largo de las trayectorias IAF, IF e IBF.
13.- Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El...
1.- La temperatura del aire en áreas costeras se ve influida considerablemente por el gran calor especifico del agua. Una razón es que el calor liberado cuando 1 metro cúbico de agua se enfría 1.0ºC aumentará la temperatura de un volumen enormemente más grande de aire en 1.0ºC . Calcule este volumen de aire. El calor específico del aire esaproximadamente 1.0 KJ/kgºC. Considere la densidad del aire igual a 1.25 kg/m3.
2.- Un estudiante inhala aire a 22ºC y exhala aire a 37ºC. El volumen promedio del aire en una respiración es de 200 cm3. Ignore la evaporación del agua en el aire y calcule la cantidad de calor absorbido en un día por el aire respirado por el estudiante. La densidad del aire es aproximadamente igual a 1.25kg/m3, y el calor específico del aire es 1000 J/kg.ºC.
3.- Un recipiente aislado contiene vapor saturado que se enfría cuando fluye agua fría por un tubo que pasa por el recipiente. La temperatura del agua que entra es de 273 K. Cuando la velocidad del flujo es de 3,0 m/s, la temperatura del agua que sale es igual a 303 K. Determine la temperatura del agua saliente cuando la velocidad deflujo se reduce a 2,0 m/s. Suponga que la tasa de condensación permanente invariable.
4.- Un calentador de agua funciona por medio de potencia solar. Si el colector solar tiene un área de 6,0 m2 y la potencia entregada por la luz solar es de 550 W/m2, ¿Cuándo tarda en aumentar la temperatura de 1,0 m3 de agua de 20ºC a 60ºC?
5.- Un bloque de cobre de 1,0 kg a 20ºC se sumerge en un granrecipiente de nitrógeno a 77 K ¿Cuántos kilogramos de nitrógeno hierven en el momento en que el cobre alcanza 77 K? (El calor específico del cobre es 0,092 cal/gºC. El calor latente de vaporización del nitrógeno es 48 cal/g).
6.- Cuando un conductor frena un automóvil, la fricción entre los tambores y las balatas de los frenos convierte la energía cinética del auto en calor. Si un automóvil de 1500kg que viaja a 30 m/s se detiene, ¿Cuánto aumenta la temperatura en cada uno de los cuatro tambores de hierro de 8 kg de los frenos? (Ignore la pérdida térmica hacia los alrededores).
7.- En un recipiente aislado se agregan 250 g de hielo a 0ºC a 600 g de agua a 18ºC.
a) ¿Cuál es la temperatura final del sistema?
b) ¿Qué cantidad de hielo queda cuando el sistema alcanza el equilibrio?8.- Un clavo de hierro se clava dentro de un bloque de hielo por medio de un solo golpe de martillo. La cabeza de éste tiene una masa de 0,50 kg y una velocidad inicial de 2,0 m/s. El clavo y el martillo se encuentran en reposo después del golpe. ¿Cuánto hielo se funde? Suponga que la temperatura del clavo es 0,0ºC antes y después.
9.- Dos balas de plomo de 5,0 g, ambas a temperaturade 20ºC, chocan de frente cuando cada una se mueve a 500 m/s. Suponiendo una colisión perfectamente inelástica y ninguna pérdida de calor hacia la atmósfera, describa el estado final del sistema de las dos balas. Considere para el plomo c= 0,0305 cal/g.ºC, Tfusion= 327ºC y Lf= 5,85 cal/g.
10.- Un centavo de cobre de 3,0 g a 25ºC se sumerge 50 mm en la tierra.
a) Si 60% de la energíapotencial se emplea en aumentar la energía interna, determine su temperatura final.
b) ¿El resultado final depende de la masa del centavo? Explique.
11.- El lago Erie contiene cerca de 4,0 x 1011 m3 de agua.
a) ¿Cuánto calor se necesita para elevar la temperatura de ese volumen de agua de 11ºC a 12ºC?
b) ¿Aproximadamente cuántos años tomaría suministrar esta cantidad de calorempleando la salida completa de una central eléctrica de 1000 MW?
12.- Un gas se expande de I a F a lo largo de tres posibles trayectorias, como se indica en la figura. Calcule el trabajo en joules realizado por el gas a lo largo de las trayectorias IAF, IF e IBF.
13.- Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El...
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