fisicoquimica

EJERCICIOS PROPUESTOS TERMODINAMICA
VERSION 2009


The Four Stroke Otto Cycle












I: TEMPERATURA Y PRINCIPIO CERO

1.- En la tabla que está a continuación, las cifras de la línea superior representan la presión de un gas en el depósito de un termómetro de gas de volumen constante, cuando el depósito se halla en las condiciones del punto triple del agua. La líneainferior representa las lecturas correspondientes de la presión cuando el deposito esta rodeado de una sustancia a una temperatura constante desconocida. Determinar la temperatura T de esta sustancia en la escala de gas ideal.

PPT, mm de Hg
1000
750
500
250
P , mm de Hg
1535,3
1151,6
767,82383,95


2.- Se encuentra que la resistencia de un trozo de alambre de Platino en el punto de fusión del agua es de 11 Ohms. En el punto de evaporación del agua la resistencia es de 15,247 Ohms, y en el punto triple del azufre (444,6 oC), 28,887 Ohms. Encuentre las constantes de la ecuación de termómetro de resistencia, suponiendo que esta obedece a:

R = Ro (1 + A t + B t2)

donde Ro es laresistencia en el punto de fusión del agua y t es la temperatura en grados Celsius.


3.- Se propone una nueva escala absoluta de temperatura. En esta escala el punto de fusión del hielo es de 150 oS y el punto de evaporación del agua de 300 oS. Determine las temperaturas en oC que corresponden a 100 oS y a 400 oS.


4.- Los sistemas A, B y C son gases con coordenadas P, V, P’, V’, P’’ y V’’respectivamente. Cuando A y C están en equilibrio térmico se cumple la relación:

P V - n b P - P’’ V’’ = 0.

Cuando están en equilibrio térmico B y C se cumple que:

P’ V’ - P’’V’’ + n B P’’ V’’ / V’ = 0,

donde n, b y B son constantes.
Encuentre la relación que expresa el equilibrio térmico entre A y B.

5.- .- Suponga que una barra de 40.000 km de largo forma un anillo que se ajustaalrededor de la superficie de la tierra. Debido a la respiracion de la gente que se ubica a lo largo de su longitud, la temperatura del anillo sube en un grado Celsius. Determine cuanto se levanta el anillo por sobre la superficie de la tierra. (acero = 1,27  10-5 oK-1 )






II: ECUACIONES DE ESTADO

1.- Dadas las siguientes ecuaciones de estado:
a) P v = RT , con v volumen molar(gas ideal).
b) P ( v - b) = R T , con b constante ( ecuación de estado aproximada para un gas que toma en cuenta el tamaño finito de las moléculas).
c) P v = R T ( 1 + B/v) , con B función solamente de la temperatura ( ecuación de estado aproximada para gas real a presión moderada).
d) ( P + a / v2 ) ( v - b ) = R T, con a, b, R constantes.
Encuentre en cada caso el coeficiente de expansiónvolumétrica y la compresibilidad isotérmica .

2.- Un bloque de metal cuyo volumen es de 5 litros está sometido a una presión de 105 Pa y está a una temperatura de 20 oC. Si la temperatura aumenta en doce grados y el volumen en 0,5 cm3, encuentre la presión final suponiendo que  = 5  10-5 oK-1 y  = 1,2  10-11 Pa-1.

3.- Un hilo metálico de 0,0085 cm2 de sección transversal estásometido a una tensión de 20 Newtons a la temperatura de 10 oC, entre dos soportes rígidos separados 1,2 metros. Si la temperatura se reduce a 8 oC, calcule la tensión final, suponiendo que el coeficiente de expansión lineal  y el módulo de Young Y pueden ser considerados constantes con valores 1,5  10-5 oK-1 y 2  109 N/m2 respectivamente.

4.- Por seguridad en el ascenso, un montañista utilizauna cuerda de nylon de 50 m que tiene 10 mm de diámetro. Cuando soporta al montañista de 90 kg en un extremo, la cuerda se elonga 1,6 m. Encuentre el módulo de Young correspondiente al material de la cuerda.

5.- a) Para un objeto de dimensión lineal L, escriba el cambio infinitesimal de longitud en términos de variaciones infinitesimales de temperatura y presión.
b) A 20º C un anillo de...