Topicos Problemas

Unidad 2 TERMODINAMICA
2.1 Ley cero de la termodinámica
1.- Si 0.08 kg de alumini a 100 grados centigrados se clocan en 0.1kg de agua a 15 grados centigrados. ¿Cual es la temperatura final de la mezcla?
 Calor cedido por el aluminio

Q(al) = 80 * 0,217(100-Tf)

Calor absorbido por el agua

Q(ag) = 100.1.( Tf - 15)

Igualando los segundos miembros

80 * 0,217(100-Tf) = 100( Tf - 15)efectuando operaciones se obtiene, Tf = 39,16ºC
2.-Una barra caliente de cobre cuya masa es de 1.5 kg se introduce en 4kg de agua, elevando su temperaturade 18 a 28 grados centigrados. ¿Que teperatura tiene la barra de cobre?
Calor cedido por el cobre

Q(co) = 1500 * 0,093(Ti-28)

Calor absorbido por el agua

Q(ag) = 4000.1.( 28 - 18)

Igualando los segundos miembros

1500 * 0,093(Ti-28) = 4000 (28 - 18)

efectuando operaciones se obtiene, Ti = 314,74ºC

2.1.1 Temperatura
1-Una persona, viajando por Inglaterra, se siente indispuesta y va al médico. Este tras revisarla, le informa que su temperatura axilar es de 100°F.
¿Cuál es su temperatura en grados Celsius? ¿Y en Kelvin?

La relación entre la escala Celsius y la Fahrenheit es:
  

Despejando obtenemos:La temperatura expresada en Kelvin es:

2.- Una máquina térmica tiene un rendimiento del 20 y funciona cediendo energía al ambiente a 21 ºC. Calcula la temperatura del foco caliente y qué trabajo realiza si absorbe de él 20 000 J.
Solución :
T = 94,5 ºC ; W = 4000 J

2.2 Escalas de temperatura.
1-¿Cuándo la temperatura de un cuerpo aumenta en , ¿A qué corresponde este aumento en ? En  ?15 (1) = 15 C | 273 + 15 = 288 K | 15 ( 1.8) = 27 F |
2.- Suponiendo que no cambia el valor especifico del hierro calcúlese cuanta calorías si deberían ser eliminadas para enfriar un mol Fe partiendo de  hasta 
Cal = ( 55.847 grs)(0.107 cal/gr°c)( - 248°C) = - 1481.95 cal

2.3 Expansión térmica de sólidos y líquidos
1.- La capacidad de una matraz a 0ºC  es un litro. Calcule su capacidadde 100ºC   
R: 1,0024 cm3

2.-  Un vaso de vidrio de un litro de capacidad está lleno de mercurio a 10ºC ¿Qué volumen de Hg se derramará si se calienta hasta60ºC? vidrio ord. = 0,000008 1/ºC
R: 7,8 cm3

2.4 Primera ley de la termodinámica

1.- ) Un vaquero dispara una bala de plata de 2.00 g de masa con una velocidad de
orificio de 200 m/s contra una pared de madera de pino de una cantina.Suponga que toda la energía interna generada por el impacto se queda con la
bala. ¿Cuál seria el cambio de temperatura de la bala, si su energía cinética
fuese absorbida por la misma bala?
Solución: La energía cinética de la bala es
1 1 2 -3 2
mv = (2.00x10 kg)(200m/s) = 40.0 J

En el ambiente no hay nada mas caliente que la bala, por lo que esta no gana
energía térmica. Sutemperatura aumenta debido a que los 40.0 J de la energía
cinética se convierten en 40.0 J de energía interna adicional. El cambio de
temperatura sería el mismo que si 40.0 J de energía térmica se transfirieran de
una estufa a la bala, e imaginamos este proceso para calcular T∆ de
Q = mc ∆T
Puesto que el calor específico de la plata es de 234 J/kg.
o
C , obtenemos
-3
Q 40.0J
∆T = = = 85.5°C
mc (2.00x10 kg)(234 J/kg.°C)
Ejercicio. Suponga que el vaquero deja las balas de plata y dispara una bala
de plomo de la misma masa y velocidad contra pared. ¿Cuál seria el cambio
de temperatura de la bala?

Respuesta: 157°C

2,- Un lingote metálico de 0.0500 kg se calienta hasta 200.0°C y luego se
introduce en un vaso de laboratorio que contiene 0.400 kg de agua inicialmente
a20.0°C. Si la temperatura de equilibrio final del sistema mezclado es de
22.4°C, encuentre el calor específico del metal.
Solución: Debido a que la energía térmica perdida por el lingote es igual a la
energía térmica ganada por el agua, podemos escribir
mxcx(Ti
–Tf
) = mwcw(Tf
- Ti
)
(0.0500 kg)(cx)(200.0°C -22.4°C) = (0.400 kg)(4186 J/kg .
O
C)...