fisica 120

U.T.F.S.M
Departamento de Física - Física 130
Pauta Certamen 1 - Primer Semestre 2006

Problema 1
El cilindro de una bomba de una bicicleta tiene un diámetro de 2_cm y
una longitud de 25_cm. Seusa para meter aire a una llanta cuya presión ye
es de 240_KPa.
a) ¿Qué distancia necesita empujarse el émbolo antes de que el aire
empiece a fluir al interior de la llanta? (Suponga temperaturaconstante).
Explique.
b) Calcule el trabajo realizado.
c) Calcule el calor entregado o producido.
Solución:
a)
Inicialmente el émbolo está a una presión igual a la presión
atmosférica (105_Pa),entonces, para que exista flujo de aire hacia el interior
de la llanta, el aire dentro del bombín debe alcanzar la presión interna de la
llanta.
Pfinal bombín = 2,4 ⋅ 10 5 _ Pa
dado que el procesoes a T = cte, se cumple: P1 ⋅ V1
entonces:

10 5 ⋅ A ⋅ L1

L2

= P2 ⋅ V2

= 2,4 ⋅ 10 5 ⋅ A ⋅ L2

=

L1
2,4

= 10,4 _ cm

por lo tanto, se necesita empujar 25 - 10,4_cm = 14,6_cm
b)Por definición, el trabajo es:

dW

= P ⋅ dV

considerando al aire como un gas ideal, se tiene:

dW
W

c)

V
= n ⋅ R ⋅ T ⋅ Ln 2
V
 1

=

n ⋅ R ⋅T
⋅ dV
V

V

 = P1⋅ V1 ⋅ Ln 2
V

 1


/

∫


 10,4 
 = 10 5 ⋅ π ⋅ 25 ⋅ 10 −6 ⋅ Ln
 ≈ − 6,8 _ J

 25 


Aplicando primera ley, se tiene:
∆U

entonces:

= Q − W
Q = W

= 0

; T= cte

≈ − 6,8 _ J

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Pauta Certamen 1 - Primer Semestre 2006

Problema 2
La composición de una mezcla en un sitema es de 500_grde agua y
100_gr de hielo a la temperatura de equilibrio 0_ºC. Se introduce a este
sistema 200_gr de vapor de agua a 100_ºC. Suponga que la mezcla en el
sistema está libre de influencias externas.a)
b)
c)
d)
e)

Explique lo que sucede
¿Se alcanza a derretir todo el hielo?
¿Se alcanza a condensar todo el vapor?
Encuentre la temperatura final del sitema.
Determine la composición...