fisica

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD MULTIDISCIPLINARIA DE OCCIDENTE
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
FÍSICA II PARA INGENIERÍA

Guía de 1ra Ley de la Termodinámica
Instructor: Br. Maynor Gabriel López Jiménez
1 - Nitrógeno gaseoso en un recipiente expandible se enfría de 50.0 °C a 10.0 °C
manteniendo constante la presión en
. El calor total desprendido por el gas
es de
. Suponga que el gas tienecomportamiento ideal. a) Calcule el
número de moles del gas. b) Calcule el cambio de energía interna del gas. c) Calcule el
trabajo efectuado por el gas. d) ¿Cuánto calor desprendería el gas con el mismo
cambio de temperatura si el volumen fuera constante?
2 - Una ingeniera química está estudiando las propiedades del metanol (
)
líquido. Usa un cilindro de acero con área de seccióntransversal de
que
contiene
de metanol. El cilindro está equipado con un pistón ajustado
que sostiene una carga de
. La temperatura del sistema se aumenta de 20.0
°C a 50.0 °C. El coeficiente de expansión de volumen del metanol es de
,
su densidad es de 791 kg/
y su calor específico a presión constante es
. Se puede despreciar la expansión del cilindro de acero. Calcule: a) el
aumento devolumen del metanol; b) el trabajo mecánico efectuado por el metanol
contra la fuerza de
; c) la cantidad de calor agregada al metanol; d) el cambio
de energía interna del metanol.
3 - Una muestra de gas ideal se expande al doble de su volumen original de 1
en un
proceso cuasi estático para el que
, con
, como se muestra en
la figura. ¿Cuánto trabajo se consume en el gas en expansión?

4 -Un bloque de aluminio de 1.00 kg se calienta a presión atmosférica de modo que su
temperatura aumenta de 22.0°C a 40.0°C. Encuentre a) el trabajo consumido en el
aluminio, b) la energía agregada a él por calor y c) el cambio en su energía interna.
5 - Un motor lleva 1mol de un gas monoatómico ideal durante el ciclo que se describe
en la figura. El proceso AB tiene lugar a volumen constante, elproceso BC es
adiabático y el proceso CA se produce a presión constante. a) Compare el calor Q, el
cambio de energía interna E y el trabajo W en los tres procesos y en el ciclo en general.
b) Si la presión inicial en el punto A es 1atm, encuentre la presión y el volumen en los
puntos B y C.

6) Un cilindro tiene un pistón metálico bien ajustado de 2kg cuya superficie transversal
mide 2
.Contiene agua y vapor a una temperatura constante. Se observa que el
pistón cae lentamente con una rapidez de 0.3cm/s, porque el calor sale del cilindro a
través de sus paredes. A medida que esto sucede, un poco de vapor se condensa en la
cámara. La densidad del vapor dentro de la cámara es de
y la presión
atmosférica es 1atm. a) calcule la rapidez con que se condensa el vapor. b) ¿Con querapidez sale el calor de la cámara? c) ¿Con que rapidez cambia la energía interna del
vapor y del agua en el interior de la cámara?

7) Un cilindro que contiene n moles de un gas ideal se somete a un proceso adiabático.
a) Si comienza con la expresión
aplica la condición
,
demuestre que el trabajo consumido en el gas es

b) Si comienza con la primera ley de la termodinámica en formadiferencial, demuestre
que el trabajo consumido en el gas es igual a
. Explique si estos dos
resultados son consistentes uno con otro.
8) Un rifle de aire dispara un balín de plomo al permitir la expansión de aire a alta
presión, lo que impulsa al balín por el cañón del rifle. Ya que este proceso sucede muy
rápidamente, no se presenta conducción térmica apreciable y la expansión en esencia
esadiabática. Suponga que el rifle comienza con
de aire comprimido, que se
comporta como un gas ideal con
. La expansión del aire empuja un balín de
1.10 g como un pistón con área de sección transversal de
a lo largo del cañón
del arma, de 50.0 cm de largo. El balín sale con una rapidez de boquilla de 120 m/s.
Sugerencia: Use el resultado del problema 7 para encontrar la presión inicial...