ley de la termodinamica

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS
FÍSICA B
CALOR, PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA Y
TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES
1.

Un recipiente tiene una mezcla de dos gases n1 moles del gas 1 que tiene un calor específico molar de C1 y n2 moles de in gas 2
con calor específico molar de C2. Determine el calor específico molar de la mezcla.
Resp: C = (n1C1 +n2C2)(n1 + n2)

2.

Las temperaturas de tres líquidos diferentes son mantenidas constantes a 15ºC, 20ºC y 25ºC respectivamente. Cuando masa
iguales de los dos primeros líquidos son mezcladas, la temperatura de equilibrio es de 18ºC. Cuando masa iguales de los dos
últimos líquidos son mezcladas, la temperatura de equilibrio es de 24ºC. ¿Cuál será la temperatura de equilibrio cuando se
mezclanmasas iguales del primero y tercer líquido?
Resp: 27 ºC

3.

¿Cuánto hielo a -20 ºC hay que mezclar con 250 g de agua a 25 ºC para que toda la mezcla termine en estado líquido a 0 ºC
(Desprecie el calor específico del recipiente que contiene a la mezcla y las pérdidas por conducción). Considere el calor latente de
fusión del hielo como 80 cal/g
Resp: 69.44 g

4.

Un tubo de vapor se cubrecon un material aislante de 1.5 cm de espesor y 0.200 cal/cmºC de conductividad térmica. ¿Cuánta
energía se pierde cada segundo por calor cuando el vapor está a 200 ºC y el aire circundante se encuentra a 20.0 ºC? El tubo tiene
una circunferencia de 20.0 cm y una longitud de 50.0 m. Ignore las pérdidas a través de los extremos del tubo.
Resp: 2.40 * 106 cal/s

5.

Al mediodía, el Solproporciona 1000 W a cada metro cuadrado de una carretera asfaltada. Si el asfalto caliente pierde energía
solo por radiación, ¿Cuál es su temperatura de equilibrio?
Resp: 364 K

6.

Un recipiente en la forma de un cascarón esférico tiene un radio interior a y un radio exterior b. La pared tiene una conductividad
térmica k. Si el interior se mantiene a una temperatura T1 y el exterior a unatemperatura T2, calcule la rapidez de variación del
calor entre las superficies.
Resp: 4πkab(T2 – T1)/(b – a)

7.

Un gas está encerrado en un cilindro por medio de un émbolo que se mueve libremente. Si el gas sufre una expansión adiabática,
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
a. La temperatura del gas permanece constante
b. La presión del gas permanece constante
c. Setransfiere energía del entorno al gas
d. Disminuye la energía interna del gas
Resp: d

8.

En un balón de 10 litros de volumen hay Helio a una presión de 105 Pa y una temperatura de 27 ºC. Después de que se ha sacado
10 gramos de Helio, la temperatura descendió a 17ºC. Determinar la presión del Helio en el balón.
Resp.: 9.6*104 Pa

9.

Un pistón móvil sin fricción tiene una masa y espesorinsignificantes. El pistón tiene
encerrado un gas en un cilindro, como se muestra en la figura. En la parte superior del pistón
hay una capa de mercurio que se extiende hasta la parte superior del cilindro y está expuesto a
la atmósfera. Al inicio la temperatura es 0 ºC, y las alturas del mercurio y del gas miden, cada
una, 76.00 cm. Luego, se incrementa la temperatura y en el proceso se derrama lamitad del
mercurio. Sin tomar en cuenta la dilatación térmica del mercurio, encuentre la temperatura
final del gas.
Resp: 307.13 K

Mercurio

Gas

0.76 m

0.76 m

10. Cinco moles de un gas ideal se expanden isotérmicamente a 127 ºC hasta cuatro veces su volumen inicial. Encuentre:
a. El trabajo hecho por el gas y,
b. La energía térmica transferida al sistema
Resp: 23.1 kJ, 23.1 kJ11. Si un volumen de 10-2 m3 de un gas ideal biatómico, cuya masa molecular es 29 g/mol que inicialmente esta a 5 atm de presión, se
calienta desde una temperatura de 27 ºC, hasta 80 ºC, suministrándole 0.1 kcal. Se requiere:
a. Graficar el proceso con las curvas isotérmicas indicando sus valores.
b. Determinar la presión final.
c. Calcular el trabajo realizado.
d. Calcular el cambio de...