Este documento presenta 11 problemas resueltos relacionados con conceptos de temperatura y calor en termodinámica física. Los problemas cubren temas como coeficientes de dilatación térmica, capacidad calorífica, cambios de estado, conducción de calor y cálculos termodinámicos. Las respuestas proporcionan detalles algebraicos y fórmulas para cada problema.
Este documento resume varios ejemplos y problemas resueltos relacionados con la mecánica de fluidos. Presenta conceptos como presión, variación de presión con la profundidad, fuerzas de flotación, ecuación de Bernoulli y otras aplicaciones de la dinámica de fluidos. Incluye ejemplos como determinar la presión ejercida por una cama de agua, calcular la fuerza requerida para elevar un automóvil con aire comprimido y resolver problemas sobre la densidad de objetos sumergidos en agua.
Este documento presenta una serie de problemas de termodinámica relacionados con fluidos, gases ideales y cambios de estado. En el problema 3.1 se pregunta si es posible transferir energía a un fluido incompresible en forma de trabajo y cómo cambia su energía interna al variar la presión. En el problema 3.2 se pide calcular la presión a la que debe comprimirse agua para que su densidad cambie en un 1%, dadas sus propiedades. En el problema 3.3 se pide derivar una expresión para la compresibilidad isotérmica consist
El documento presenta 8 ejemplos de problemas de dinámica de fluidos resueltos. El Ejemplo 1 calcula la velocidad de salida de agua de una manguera. El Ejemplo 2 explica cómo medir la velocidad de flujo en un tubo de Venturi. El Ejemplo 3 calcula la velocidad de salida de un tanque con un agujero.
Este documento presenta 23 problemas de termodinámica química resueltos. Los problemas cubren temas como el cálculo de calor involucrado en cambios de estado y variaciones de temperatura, trabajo realizado durante cambios de volumen de gases, y cálculos termodinámicos como calor de combustión y variación de entropía. Las soluciones a los problemas proporcionan los pasos para llegar a la respuesta numérica correcta.
1. El documento presenta una serie de problemas resueltos relacionados con la primera ley de la termodinámica. Los problemas cubren temas como calor y energía interna, calor específico, calor latente, trabajo y calor en procesos termodinámicos.
2. El documento incluye 36 problemas resueltos organizados en secciones como calorimetría, calor latente, trabajo y calor en procesos termodinámicos, y aplicaciones de la primera ley de la termodinámica.
3. Los problemas present
El documento presenta 7 ejercicios de hidráulica que involucran cálculos de densidad, peso específico, densidad relativa, viscosidad y esfuerzo tangencial para diferentes líquidos como aceites. Los ejercicios aplican fórmulas como la densidad (ρ=m/v), peso específico (γ=(ρ)g), densidad relativa (δ=γ/γagua) y esfuerzo tangencial (τ=μ(dv/dr)) para resolver problemas sobre volumen, masa, densidad y viscosidad de aceites dados sus pesos y otros datos.
1. Se calcula el tiempo necesario para oxidar 15 gramos de Mn2+ a MnO4- pasando una corriente de 5 amperios. El tiempo teórico es de 26318 segundos y el tiempo real considerando un rendimiento del 80% es de 32898 segundos o 8 minutos y 17 segundos.
2. Se calculan los gramos de cobre y aluminio que se depositarían pasando una corriente de 4 amperios durante 1 hora y 10 minutos a través de dos celdas electrolíticas con sulfato de cobre y cloruro de aluminio respectivamente.
3
Este documento trata sobre la mecánica de fluidos y la presión. Explica que la presión es la fuerza por unidad de área que actúa sobre un plano dentro de un fluido. Describe cómo se mide la presión absoluta y manométrica usando manómetros como el tubo en U y el manómetro de Bourdon. También cubre conceptos como la ley de Pascal, cómo varía la presión en fluidos en reposo y la diferencia entre fluidos incompresibles y compresibles.
Este documento resume varios ejemplos y problemas resueltos relacionados con la mecánica de fluidos. Presenta conceptos como presión, variación de presión con la profundidad, fuerzas de flotación, ecuación de Bernoulli y otras aplicaciones de la dinámica de fluidos. Incluye ejemplos como determinar la presión ejercida por una cama de agua, calcular la fuerza requerida para elevar un automóvil con aire comprimido y resolver problemas sobre la densidad de objetos sumergidos en agua.
Este documento presenta una serie de problemas de termodinámica relacionados con fluidos, gases ideales y cambios de estado. En el problema 3.1 se pregunta si es posible transferir energía a un fluido incompresible en forma de trabajo y cómo cambia su energía interna al variar la presión. En el problema 3.2 se pide calcular la presión a la que debe comprimirse agua para que su densidad cambie en un 1%, dadas sus propiedades. En el problema 3.3 se pide derivar una expresión para la compresibilidad isotérmica consist
El documento presenta 8 ejemplos de problemas de dinámica de fluidos resueltos. El Ejemplo 1 calcula la velocidad de salida de agua de una manguera. El Ejemplo 2 explica cómo medir la velocidad de flujo en un tubo de Venturi. El Ejemplo 3 calcula la velocidad de salida de un tanque con un agujero.
Este documento presenta 23 problemas de termodinámica química resueltos. Los problemas cubren temas como el cálculo de calor involucrado en cambios de estado y variaciones de temperatura, trabajo realizado durante cambios de volumen de gases, y cálculos termodinámicos como calor de combustión y variación de entropía. Las soluciones a los problemas proporcionan los pasos para llegar a la respuesta numérica correcta.
1. El documento presenta una serie de problemas resueltos relacionados con la primera ley de la termodinámica. Los problemas cubren temas como calor y energía interna, calor específico, calor latente, trabajo y calor en procesos termodinámicos.
2. El documento incluye 36 problemas resueltos organizados en secciones como calorimetría, calor latente, trabajo y calor en procesos termodinámicos, y aplicaciones de la primera ley de la termodinámica.
3. Los problemas present
El documento presenta 7 ejercicios de hidráulica que involucran cálculos de densidad, peso específico, densidad relativa, viscosidad y esfuerzo tangencial para diferentes líquidos como aceites. Los ejercicios aplican fórmulas como la densidad (ρ=m/v), peso específico (γ=(ρ)g), densidad relativa (δ=γ/γagua) y esfuerzo tangencial (τ=μ(dv/dr)) para resolver problemas sobre volumen, masa, densidad y viscosidad de aceites dados sus pesos y otros datos.
1. Se calcula el tiempo necesario para oxidar 15 gramos de Mn2+ a MnO4- pasando una corriente de 5 amperios. El tiempo teórico es de 26318 segundos y el tiempo real considerando un rendimiento del 80% es de 32898 segundos o 8 minutos y 17 segundos.
2. Se calculan los gramos de cobre y aluminio que se depositarían pasando una corriente de 4 amperios durante 1 hora y 10 minutos a través de dos celdas electrolíticas con sulfato de cobre y cloruro de aluminio respectivamente.
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Este documento trata sobre la mecánica de fluidos y la presión. Explica que la presión es la fuerza por unidad de área que actúa sobre un plano dentro de un fluido. Describe cómo se mide la presión absoluta y manométrica usando manómetros como el tubo en U y el manómetro de Bourdon. También cubre conceptos como la ley de Pascal, cómo varía la presión en fluidos en reposo y la diferencia entre fluidos incompresibles y compresibles.
El documento describe los conceptos de elasticidad, esfuerzo, deformación y módulos de elasticidad. Explica que la elasticidad es la propiedad de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles bajo fuerzas externas. Define esfuerzo, deformación y los diferentes módulos de elasticidad como tensión, compresión, corte y volumen. Incluye ejemplos numéricos y ejercicios resueltos sobre estos temas.
Este documento presenta varios ejercicios y problemas relacionados con diagramas de fases, incluyendo: 1) determinar sistemas con solubilidad sólida ilimitada según las reglas de Hume-Rothery; 2) calcular las fases presentes y composiciones para varias aleaciones y cerámicas; 3) utilizar diagramas de fases binarios para determinar curvas de enfriamiento, transformaciones, y composiciones y cantidades de fases. También incluye ejercicios sobre purificación de aleaciones y el uso de la regla de la palanca
Este documento presenta un problemario para la asignatura de Termodinámica impartida a estudiantes de ingeniería. El problemario contiene 138 problemas divididos en 7 unidades temáticas. Cada unidad cubre conceptos termodinámicos fundamentales como las leyes de la termodinámica, propiedades de sustancias puras, y su aplicación a sistemas cerrados y de volumen de control. El objetivo es que los estudiantes comprendan las transformaciones energéticas mediante el uso de las leyes y principios de la termodinámica.
Este documento presenta información sobre el movimiento armónico simple (MAS) y su aplicación a péndulos. Explica que para que el movimiento de un péndulo se describa con las ecuaciones del MAS, el ángulo debe ser pequeño. También presenta ecuaciones para calcular el periodo de un péndulo simple y ejemplos numéricos de cálculos relacionados con péndulos.
Este documento describe un experimento de laboratorio sobre la dilatación lineal. El objetivo era analizar cómo se comportan diferentes sustancias (aluminio, cobre y vidrio) a varias temperaturas. Se midieron las longitudes iniciales de las muestras y sus ángulos de desfase al calentarlas, para luego calcular los coeficientes de dilatación térmica lineal de cada material y compararlos con valores teóricos. Los resultados experimentales fueron similares pero no idénticos a los teóricos, debido a errores en las mediciones. El
Este documento presenta 28 problemas relacionados con conceptos de calor y energía térmica, incluyendo: 1) el cálculo del aumento de temperatura de agua debido a la conversión de energía potencial a calor, 2) la altura necesaria para quemar 700 calorías, y 3) el cálculo de la temperatura final de agua al caer por una catarata. Los problemas también cubren capacidad calorífica, calor específico, calor latente, y el cálculo de temperaturas de equilibrio en sistemas térmicos.
La primera oración describe una placa de hierro de 2 cm de espesor con un área de 5000 cm2 y una diferencia de temperatura de 10°C entre sus caras. La segunda oración calcula la tasa de flujo de calor a través de la placa usando la fórmula de conducción térmica y la conductividad térmica dada para el hierro.
Este documento presenta varios ejercicios sobre gases ideales y reales utilizando la ecuación de van der Waals. El primer ejercicio grafica isotermas para el argón a diferentes temperaturas. El segundo analiza las isotermas y encuentra que a temperaturas más altas el argón se comporta como un gas ideal, mientras que a temperaturas más bajas se observan desviaciones debido a la formación de la fase líquida. Los ejercicios siguientes calculan el factor de compresibilidad para CO2 y comparan gases a igual estado correspondiente, determinando
El documento describe los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) y cómo el agua puede encontrarse en estos tres estados en una misma fotografía que muestra un lago, nieve y nubes. También explica que los cambios de fase ocurren como resultado de la transferencia de energía.
Contenido Programático de la Unidad
1. Conceptos
1.1. Sistemas, alrededores y universo.
1.2. Tipos de sistemas: abiertos, cerrados y aislados.
1.3. Trabajo. Función de estado.
1.4. Calor. Capacidad calorífica y calor específico.
1.5. Procesos exotérmicos y endotérmicos.
1.6. Energía interna.
2. Trabajo de expansión
2.1. A presión constante.
2.2. Ejercicios.
3. Relación energía, calor y trabajo
3.1. Primera ley de la termodinámica.
3.2. Sistemas con volumen constante.
3.3. Ejercicios.
4. Calor a presión constante
4.1. Entalpía. Definición.
4.2. Entalpía y energía interna. ΔH y ΔE.
4.3. Variación de entalpía en una reacción química.
4.4. Ecuación termoquímica. Definición.
4.5. Aplicación de la estequiometria a los calores de reacción.
4.6. Variación de entalpía en un cambio de estado.
4.7 Entalpías de formación estándar.
4.8. Entalpías de reacción estándar.
4.9. Ejercicios.
5. Desorden de un sistema
5.1. Segunda ley de la termodinámica.
5.2. Entropía. Definición.
5.3. Procesos espontáneos y no espontáneos.
5.4. Variación de la entropía en el universo.
5.5. Variación de la entropía a temperatura constante. Cambio de estado físico.
5.6. Entropía absoluta. Tercera ley de la termodinámica.
. 5.7. Entropía molar estándar.
5.8. Entropía de reacción estándar.
5.9. Ejercicios.
6. Energía libre de Gibbs
6.1. Definición.
6.2. Energía libre estándar de formación.
6.3. Energía libre estándar de reacción.
6.4. La temperatura y los cambios espontáneos.
6.5. Ejercicios.
Este documento trata sobre conceptos fundamentales de la termodinámica como la energía interna, energía térmica, calor, calor latente, capacidad calorífica y la primera ley de la termodinámica. Explica que la energía interna de un sistema incluye energía nuclear, química, térmica y de deformación, y que la energía térmica cambia con la temperatura. También define unidades de calor como la caloría y Joule, y conceptos como el equivalente mecánico del calor, calor específico
Este documento presenta una selección de problemas de magnitudes para el análisis de flujos de fluidos con sus soluciones. Los problemas abarcan temas como campos de velocidades, ecuaciones de la mecánica de fluidos, líneas de corriente, viscosidad y flujos entre superficies. Las soluciones proporcionan los cálculos y razonamientos necesarios para resolver cada problema de manera concisa.
El documento describe 10 problemas de termodinámica relacionados con procesos politrópicos de un gas ideal. El primer problema describe un ciclo de 3 etapas (isocórico, adiábatico e isotermo) para un gas con γ = 1.4 y se pide determinar las coordenadas del punto común del proceso adiábatico e isotermo, así como el rendimiento del ciclo.
Este documento presenta la resolución de varios problemas relacionados con la segunda ley de la termodinámica y la entropía. Se calculan parámetros como la eficiencia de máquinas térmicas, el calor absorbido y liberado por dispositivos como refrigeradores y bombas de calor. También se analizan procesos termodinámicos como la transferencia de calor entre agua y el aire.
Serie de problemas de transferencia de calorAdalberto C
Este documento presenta 5 problemas relacionados con la aplicación de la ecuación de conducción de calor. El primer problema involucra calcular la temperatura en el centro de un plato que genera calor de forma uniforme. El segundo problema determina la generación máxima de calor en una pared sólida. El tercer problema deriva la distribución de temperatura en una esfera con generación de calor uniforme. Los problemas 4 y 5 utilizan el concepto de resistencias térmicas para calcular espesores requeridos de aislamiento.
Este documento contiene información sobre la segunda ley de la termodinámica. Explica conceptos como máquinas térmicas, eficiencia, procesos reversibles e irreversibles. También describe el ciclo de Carnot y cómo se puede usar para calcular la eficiencia máxima de una máquina. Incluye ejemplos de cálculos de eficiencia y problemas resueltos.
GUIA EJERCICIOS RESUELTOS FISICA 113 ENERGIA UTEMEduardo Mera
Este documento contiene 14 problemas de física mecánica resueltos que involucran conceptos como energía, trabajo, fuerza, movimiento y resortes. Los problemas abordan temas como caída libre, movimiento sobre planos inclinados, compresión de resortes, choques elásticos y movimiento con roce. El documento provee las ecuaciones y datos necesarios para calcular variables como velocidad, energía y distancias de compresión de resortes en cada caso.
Este documento presenta 28 problemas relacionados con el calor y la temperatura, incluyendo cálculos sobre dilatación térmica, cambios de estado, calor específico y latente. Los problemas cubren temas como termómetros, péndulos, dilatación de metales, construcción de termómetros de mercurio y más. Las soluciones proporcionadas aplican fórmulas y conceptos de la termodinámica para determinar valores como temperaturas finales, masas y composiciones de mezclas.
Este documento presenta varios ejercicios y problemas relacionados con la termoquímica. Incluye definiciones de términos como energía cinética, trabajo y calor, y ejercicios sobre el cálculo de cambios de temperatura, capacidad calorífica, trabajo y cambios en la energía interna y entalpía durante diversos procesos térmicos y de combustión. También presenta problemas sobre el cálculo del tiempo necesario para quemar calorías al realizar diferentes actividades físicas.
El documento describe los conceptos de elasticidad, esfuerzo, deformación y módulos de elasticidad. Explica que la elasticidad es la propiedad de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles bajo fuerzas externas. Define esfuerzo, deformación y los diferentes módulos de elasticidad como tensión, compresión, corte y volumen. Incluye ejemplos numéricos y ejercicios resueltos sobre estos temas.
Este documento presenta varios ejercicios y problemas relacionados con diagramas de fases, incluyendo: 1) determinar sistemas con solubilidad sólida ilimitada según las reglas de Hume-Rothery; 2) calcular las fases presentes y composiciones para varias aleaciones y cerámicas; 3) utilizar diagramas de fases binarios para determinar curvas de enfriamiento, transformaciones, y composiciones y cantidades de fases. También incluye ejercicios sobre purificación de aleaciones y el uso de la regla de la palanca
Este documento presenta un problemario para la asignatura de Termodinámica impartida a estudiantes de ingeniería. El problemario contiene 138 problemas divididos en 7 unidades temáticas. Cada unidad cubre conceptos termodinámicos fundamentales como las leyes de la termodinámica, propiedades de sustancias puras, y su aplicación a sistemas cerrados y de volumen de control. El objetivo es que los estudiantes comprendan las transformaciones energéticas mediante el uso de las leyes y principios de la termodinámica.
Este documento presenta información sobre el movimiento armónico simple (MAS) y su aplicación a péndulos. Explica que para que el movimiento de un péndulo se describa con las ecuaciones del MAS, el ángulo debe ser pequeño. También presenta ecuaciones para calcular el periodo de un péndulo simple y ejemplos numéricos de cálculos relacionados con péndulos.
Este documento describe un experimento de laboratorio sobre la dilatación lineal. El objetivo era analizar cómo se comportan diferentes sustancias (aluminio, cobre y vidrio) a varias temperaturas. Se midieron las longitudes iniciales de las muestras y sus ángulos de desfase al calentarlas, para luego calcular los coeficientes de dilatación térmica lineal de cada material y compararlos con valores teóricos. Los resultados experimentales fueron similares pero no idénticos a los teóricos, debido a errores en las mediciones. El
Este documento presenta 28 problemas relacionados con conceptos de calor y energía térmica, incluyendo: 1) el cálculo del aumento de temperatura de agua debido a la conversión de energía potencial a calor, 2) la altura necesaria para quemar 700 calorías, y 3) el cálculo de la temperatura final de agua al caer por una catarata. Los problemas también cubren capacidad calorífica, calor específico, calor latente, y el cálculo de temperaturas de equilibrio en sistemas térmicos.
La primera oración describe una placa de hierro de 2 cm de espesor con un área de 5000 cm2 y una diferencia de temperatura de 10°C entre sus caras. La segunda oración calcula la tasa de flujo de calor a través de la placa usando la fórmula de conducción térmica y la conductividad térmica dada para el hierro.
Este documento presenta varios ejercicios sobre gases ideales y reales utilizando la ecuación de van der Waals. El primer ejercicio grafica isotermas para el argón a diferentes temperaturas. El segundo analiza las isotermas y encuentra que a temperaturas más altas el argón se comporta como un gas ideal, mientras que a temperaturas más bajas se observan desviaciones debido a la formación de la fase líquida. Los ejercicios siguientes calculan el factor de compresibilidad para CO2 y comparan gases a igual estado correspondiente, determinando
El documento describe los tres estados de la materia (sólido, líquido y gaseoso) y cómo el agua puede encontrarse en estos tres estados en una misma fotografía que muestra un lago, nieve y nubes. También explica que los cambios de fase ocurren como resultado de la transferencia de energía.
Contenido Programático de la Unidad
1. Conceptos
1.1. Sistemas, alrededores y universo.
1.2. Tipos de sistemas: abiertos, cerrados y aislados.
1.3. Trabajo. Función de estado.
1.4. Calor. Capacidad calorífica y calor específico.
1.5. Procesos exotérmicos y endotérmicos.
1.6. Energía interna.
2. Trabajo de expansión
2.1. A presión constante.
2.2. Ejercicios.
3. Relación energía, calor y trabajo
3.1. Primera ley de la termodinámica.
3.2. Sistemas con volumen constante.
3.3. Ejercicios.
4. Calor a presión constante
4.1. Entalpía. Definición.
4.2. Entalpía y energía interna. ΔH y ΔE.
4.3. Variación de entalpía en una reacción química.
4.4. Ecuación termoquímica. Definición.
4.5. Aplicación de la estequiometria a los calores de reacción.
4.6. Variación de entalpía en un cambio de estado.
4.7 Entalpías de formación estándar.
4.8. Entalpías de reacción estándar.
4.9. Ejercicios.
5. Desorden de un sistema
5.1. Segunda ley de la termodinámica.
5.2. Entropía. Definición.
5.3. Procesos espontáneos y no espontáneos.
5.4. Variación de la entropía en el universo.
5.5. Variación de la entropía a temperatura constante. Cambio de estado físico.
5.6. Entropía absoluta. Tercera ley de la termodinámica.
. 5.7. Entropía molar estándar.
5.8. Entropía de reacción estándar.
5.9. Ejercicios.
6. Energía libre de Gibbs
6.1. Definición.
6.2. Energía libre estándar de formación.
6.3. Energía libre estándar de reacción.
6.4. La temperatura y los cambios espontáneos.
6.5. Ejercicios.
Este documento trata sobre conceptos fundamentales de la termodinámica como la energía interna, energía térmica, calor, calor latente, capacidad calorífica y la primera ley de la termodinámica. Explica que la energía interna de un sistema incluye energía nuclear, química, térmica y de deformación, y que la energía térmica cambia con la temperatura. También define unidades de calor como la caloría y Joule, y conceptos como el equivalente mecánico del calor, calor específico
Este documento presenta una selección de problemas de magnitudes para el análisis de flujos de fluidos con sus soluciones. Los problemas abarcan temas como campos de velocidades, ecuaciones de la mecánica de fluidos, líneas de corriente, viscosidad y flujos entre superficies. Las soluciones proporcionan los cálculos y razonamientos necesarios para resolver cada problema de manera concisa.
El documento describe 10 problemas de termodinámica relacionados con procesos politrópicos de un gas ideal. El primer problema describe un ciclo de 3 etapas (isocórico, adiábatico e isotermo) para un gas con γ = 1.4 y se pide determinar las coordenadas del punto común del proceso adiábatico e isotermo, así como el rendimiento del ciclo.
Este documento presenta la resolución de varios problemas relacionados con la segunda ley de la termodinámica y la entropía. Se calculan parámetros como la eficiencia de máquinas térmicas, el calor absorbido y liberado por dispositivos como refrigeradores y bombas de calor. También se analizan procesos termodinámicos como la transferencia de calor entre agua y el aire.
Serie de problemas de transferencia de calorAdalberto C
Este documento presenta 5 problemas relacionados con la aplicación de la ecuación de conducción de calor. El primer problema involucra calcular la temperatura en el centro de un plato que genera calor de forma uniforme. El segundo problema determina la generación máxima de calor en una pared sólida. El tercer problema deriva la distribución de temperatura en una esfera con generación de calor uniforme. Los problemas 4 y 5 utilizan el concepto de resistencias térmicas para calcular espesores requeridos de aislamiento.
Este documento contiene información sobre la segunda ley de la termodinámica. Explica conceptos como máquinas térmicas, eficiencia, procesos reversibles e irreversibles. También describe el ciclo de Carnot y cómo se puede usar para calcular la eficiencia máxima de una máquina. Incluye ejemplos de cálculos de eficiencia y problemas resueltos.
GUIA EJERCICIOS RESUELTOS FISICA 113 ENERGIA UTEMEduardo Mera
Este documento contiene 14 problemas de física mecánica resueltos que involucran conceptos como energía, trabajo, fuerza, movimiento y resortes. Los problemas abordan temas como caída libre, movimiento sobre planos inclinados, compresión de resortes, choques elásticos y movimiento con roce. El documento provee las ecuaciones y datos necesarios para calcular variables como velocidad, energía y distancias de compresión de resortes en cada caso.
Este documento presenta 28 problemas relacionados con el calor y la temperatura, incluyendo cálculos sobre dilatación térmica, cambios de estado, calor específico y latente. Los problemas cubren temas como termómetros, péndulos, dilatación de metales, construcción de termómetros de mercurio y más. Las soluciones proporcionadas aplican fórmulas y conceptos de la termodinámica para determinar valores como temperaturas finales, masas y composiciones de mezclas.
Este documento presenta varios ejercicios y problemas relacionados con la termoquímica. Incluye definiciones de términos como energía cinética, trabajo y calor, y ejercicios sobre el cálculo de cambios de temperatura, capacidad calorífica, trabajo y cambios en la energía interna y entalpía durante diversos procesos térmicos y de combustión. También presenta problemas sobre el cálculo del tiempo necesario para quemar calorías al realizar diferentes actividades físicas.
1) El documento presenta una serie de problemas de química general resueltos. Incluye cálculos sobre la desintegración radiactiva del Ti-206, cambio de entropía en una reacción química, y balanceo de ecuaciones químicas, incluyendo una de una explosión nuclear.
2) También explica el uso de diferentes insumos como el carbón activado, sulfato de aluminio y ácido clorhídrico en el proceso de potabilización del agua.
3) Finalmente, presenta cálculos ad
Este documento presenta varios problemas relacionados con la temperatura y la dilatación térmica. Incluye cálculos sobre cómo cambia la longitud o volumen de diferentes materiales cuando varía la temperatura, así como cálculos de cambios de temperatura en sistemas térmicos. Los materiales considerados incluyen acero, bronce, silicio, aluminio, aguarrás y tetracloruro de carbono.
1) Las masas de agua y aluminio después del equilibrio térmico, la temperatura final es 190°C, y una condición inicial con más calor en la olla para evaporar todo el agua.
2) La alarma se activa a una temperatura de 25°C, y el coeficiente de dilatación del elemento 2 debe ser 1,35x10-4 (1/°C) para que la alarma suene a 50°C en Río de Janeiro.
3) El diagrama P-V muestra las presiones a las que es sometido el gas CO, el trabajo total real
1. El documento presenta 36 problemas de física relacionados con la primera ley de la termodinámica. Los problemas cubren temas como calor y energía interna, calor específico, calor latente, trabajo y calor en procesos termodinámicos y aplicaciones de la primera ley.
2. Los problemas involucran cálculos termodinámicos como determinar temperaturas finales, cambios en energía interna y cantidad de calor transferido en varios procesos y sistemas que incluyen gases, bloques metálicos y ag
1) El documento trata sobre conceptos de termodinámica como la ley cero, temperatura, expansión térmica de sólidos y líquidos, calor específico y calor latente. 2) Incluye tablas de coeficientes de expansión térmica y ejemplos numéricos sobre expansión térmica y calor. 3) Finaliza con ejercicios sobre diferentes temas de termodinámica como cambios de fase y transferencia de calor.
Este documento presenta 23 problemas relacionados con la dilatación térmica de diferentes materiales como el hierro, aluminio, vidrio y mercurio. Los problemas involucran calcular cambios de longitud, área, volumen y densidad de objetos cuando se modifica la temperatura, considerando los coeficientes de dilatación térmica de cada material. También incluye problemas sobre el ajuste de piezas debido a la dilatación y sobre la variación en la velocidad angular de una rueda de acero al cambiar su temperatura.
1. El documento presenta una serie de ejercicios sobre termoquímica que incluyen definir términos como energía cinética y caloría, calcular cambios de energía en reacciones químicas usando leyes de la termoquímica, y determinar capacidades caloríficas y cambios de temperatura en procesos que involucran transferencia de calor.
2. Los ejercicios implican cálculos como determinar la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de diferentes metales, calcular trabajos en compresiones de
1. El documento presenta una serie de ejercicios sobre termoquímica que incluyen definir términos como energía cinética y caloría, calcular cambios de temperatura y calor involucrados en procesos como la combustión de sustancias, y determinar entalpías de reacciones químicas aplicando la ley de Hess.
2. Incluye cálculos que implican el uso de bombas calorimétricas para medir calores de reacción de sustancias como ácido acético y sacarosa.
3. Finalmente
Este documento contiene 15 preguntas de examen sobre el tema de calor. Las preguntas abarcan conceptos como la transferencia de calor, el calor latente, la dilatación térmica, el calor específico y la temperatura de equilibrio al mezclar sustancias a diferentes temperaturas. El documento proporciona múltiples opciones de respuesta para cada pregunta y fue utilizado como parte de un examen para evaluar conocimientos sobre el tema de calor.
1. El documento presenta 13 problemas de física relacionados con la transferencia de calor y la dilatación térmica de materiales. Los problemas involucran conceptos como calibración de termómetros, dilatación de metales, cambios de volumen y temperatura en procesos de calentamiento y enfriamiento, y cálculos que involucran capacidad calórica y calor latente.
El documento describe el método Solvay para producir carbonato sódico a partir de sal de roca y caliza. El proceso consta de cinco etapas: 1) descomposición térmica de la caliza, 2) reacción del dióxido de carbono con amoníaco para formar carbonato amónico, 3) reacción del carbonato amónico con cloruro sódico para formar bicarbonato sódico, 4) descomposición térmica del bicarbonato sódico para formar carbonato sódico, y 5) reacción de los productos residuales
Este documento contiene 20 problemas de física sobre termodinámica aplicada a gases ideales. Los problemas cubren temas como procesos termodinámicos (isobáricos, isotérmicos, etc.), trabajo realizado por gases, variación de energía interna, y aplicación de la primera ley de la termodinámica a diversos procesos y ciclos termodinámicos. Los estudiantes deben determinar cantidades como trabajo, calor y variación de energía interna para diferentes procesos representados gráficamente.
1. El documento presenta una serie de problemas de física relacionados con conceptos de calor y energía térmica como capacidad calorífica, calor específico, calor latente, equilibrio térmico y conversión de energía. Los problemas incluyen cálculos de aumento de temperatura, temperatura final de sistemas térmicos, cantidad de calor requerida y cantidad de hielo fundido o agua evaporada.
2. La mayoría de los problemas se resuelven aplicando el principio de conservación de la energía y el concepto de balance térmico
El documento presenta 19 problemas de física y química relacionados con la temperatura, el calor y la dilatación de los sólidos y los gases. Los problemas incluyen cálculos de temperaturas, cantidades de calor, coeficientes de dilatación y volúmenes y presiones de los gases en diferentes condiciones.
El documento presenta preguntas y problemas relacionados con la termodinámica. Las preguntas cubren temas como procesos isotérmicos, isobáricos y adiabáticos de gases ideales. Los problemas tratan sobre trabajo, energía, primer ley de la termodinámica, ciclos termodinámicos y máquinas térmicas. Se piden cálculos como temperaturas, presiones, volúmenes, calor, trabajo y eficiencias para diversos procesos y ciclos termodinámicos.
Este documento contiene 13 ejercicios de temperatura y sus soluciones para un curso de Electricidad y Calor en la Universidad de Sonora. Los ejercicios cubren temas como la conversión entre escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin; la expansión térmica de sólidos y gases; y las leyes de los gases ideales.
Este documento presenta varios problemas de física relacionados con el calor y la energía térmica. Incluye cálculos sobre el aumento de temperatura causado por la conversión de energía potencial a calor, temperaturas de equilibrio en sistemas térmicos, y cantidades de calor necesarias para cambios de estado. También cubre conceptos como capacidad calorífica, calor específico y calor latente.
El documento trata sobre la termodinámica. Explica que la reacción de aluminio en polvo con óxido de hierro (III) genera hierro y óxido de aluminio de manera exotérmica, liberando suficiente calor para fundir el hierro producido. Luego, presenta dos problemas: calcular el cambio de entalpía de la reacción de 53,96 g de aluminio, y la cantidad de hierro obtenida si el rendimiento es del 85%.
1. 1
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
PROBLEMAS PROPUESTOS DE TEMPERATURA Y CALOR
1) Dos barras metálicas yuxtapuestas y soldadas solamente por uno de sus extremos
presenta a cualquier temperatura la misma diferencia de longitud. Calentadas en
T o
, la razón 1 2L L de sus longitudes es n. Hallar la expresión algebraica de n,
sabiendo que los respectivos coeficientes de dilatación son 1 y 2 .
1 1
2 2
1
2 1 2 1
2
1 1 0 1 0 1
2 2 0 2 0 2
0 11
2 1 0 0 2 0 1 0
2 0 2
(1 )
(1 )
(1 )
( )
(1 )
L L T L L T
L L T L L T
L TL
n L L L L T L L
L L T
Como 2 12 1 0 0( ) ( )L L L L , 2 12 0 1 0( ) 0T L L
de donde:
1
2 1
2
1
2
0 2
2 0 1 0
0 1
0 1 2 1
0 2 1 2
(1 ) (1 )
(1 ) (1 )
L
L L
L
L T T
n
L T T
2) Un alambre de 60 cm de longitud se dobla en forma circular, dejando un vano de 1
cm entre sus extremos. Se eleva uniformemente la temperatura del alambre en 100
Co
con la cual dicha separación aumenta hasta 1,002 cm, ¿cuál es el coeficiente de
dilatación del alambre?
El espacio vacío se comporta como si tuviera material.
5 1
0
0,02
2 10
1 100
L cm
C
L T cm C
o
o
3) Un alambre con longitud de 3m a 20 Co
se alarga 1.7cm al calentarse a 420 Co
.a)
Calcule su coeficiente medio de expansión lineal para este intervalo de
temperatura. b) El alambre se tiende sin tensión a 420 Co
. Calcule el esfuerzo en él
si se enfría a 20 Co
sin permitir que se contraiga. El módulo de YOUNG del alambre
es de 11 11
2 10 ( 2 10 )Pa E Pa
a) 4
0
5 1
1,7 1,7
300 400 12 10
2 10
L cm
L T cm C C
C
o o
o
2. 2
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
b)
11
0
9
2
(1.7 )
2 10
(300 )
1,13 10
F L cm
Y Pa
A L cm
N
m
4) Un técnico pone una muestra de 0.0750 Kg. de un material desconocido, que está a
100 Co
, en un calorímetro cuyo recipiente inicialmente a 19 Co
, está hecho en
0,150kg de cobre y contiene 0,200kg de agua. La temperatura final del calorímetro
es de 22,1 Co
. Calcule la capacidad calorífica de la muestra.
{
1 2 3
1 2 2 2 3 3 3
0
0
(22,1 100 ) 0,094 150 (22,1 19 ) 1 (200 )(22,1 19 ) 0
muestra cobre agua
Q Q Q
C T C m T C m T
cal cal
C C C g C C g C C
g C g C
o o o o o o
o o
14 2 43 14 2 43
77.9 ( ) 43.71 620 0
663,71
77,9
8,52
C C cal cal
cal
C
C
cal
C
C
o
o
o
5) Una olla de cobre de 0,500kg contiene 0,170kg de agua a 20 Co
. Un bloque de
hierro de 0,200kg a 75 Co
se mete en la olla. ¿Cuál es la temperatura final,
suponiendo que no se cede calor al entorno?
1 2 3
1 1 1 2 2 2 3 3 3
0
. . . 0
0,094 500 ( 20 ) 0,119 200 ( 75 ) 1 170 ( 20 )
4,7( 20 ) 17( 20 ) 2,38( 75 ) 0
21,7( 20 ) 2,38( 75 ) 0
21,7 434 2,38
f f f
f f f
f f
f
Q Q Q
c e m T c e m T c e m T
cal cal cal
g T C g T C g T C
g C g C g C
T C T C T C
T C T C
T C
o o o
o o o
o o o
o o
o
178,5 0
24,08 612,5
25,4
f
f
f
T C
T C
T C
o
o
o
3. 3
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
6) Un sistema está constituido por la mezcla de 500g de agua y 100g de hielo a la
temperatura de equilibrio 0 Co
. Se introduce un sistema 200g de vapor de agua a
100 Co
. Suponiendo la mezcla libre de influencias externas. a) Hallar la temperatura
final del sistema. b) Determine la composición final del sistema, 80f hieloL cal g ,
540V aguaL cal g
1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 0
1(500) 80(100) 1(100) 540(200) 1(200)( 100) 0
6 80 1080 2 200 0
8 1200
150
f vc m T L m c m T L m c m T
T T T
T T
T
T C
o
b) Como la temperatura de equilibrio es 150 ° C, quiere decir que toda la masa
ser{a vapor
vapor = 500g + 100g + 200g = 800 g
7) Un frasco de vidrio ( 2800c J kg K o
) de 6g que contiene una muestra de 12 g de
una enzima con capacidad calorífica de 2450 J kg Ko
, se enfría en un baño de hielo
que contiene agua y 0,120kg de hielo. ¿cuánto hielo se derrite para enfriar la
muestra de la temperatura ambiente (22,1 Co
) a la temperatura del baño de hielo?
0
2,8 6 ( 22,1 ) 2,45 11 ( 22,1 ) 80(4,18) 0
371,28 54,145 334,4 0
3.046
v v v e e e f h
h
h
h
c m T c m T L m
J J J
g C g C m
g C g C g
m
g
m g
o o
o o
4. 4
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
8) Un recipiente térmicamente aisladas sus paredes contiene 2,10kg de agua y
0,250kg de hielo todo a 0 Co
. Se inserta en el agua el tubo de salda de una caldera
en la que hierve agua a presión atmosférica. ¿Cuántos gramos de vapor deben
condensarse dentro del recipiente para elevar la temperatura del sistema a 34 Co
(Ignore el calor transferido al recipiente).
1 1 2 1 3 3 3( ) ( ) 0
80(250) 2350(34) 540 ( 66) 0
20000 7990 606 0
606 99900
164,9
f vL m c m m T L m cm T
m m
g g m
m g
m g
9) En una cierta estufa de gasolina para camping, el 30% de la energía liberada al
quemar el combustible calienta el agua de la olla en la estufa. Si calentamos
1 (1 )l kg de agua de 20 Co
a 100 Co
y evaporamos 0,25kg de ella. ¿Cuánta gasolina
habremos quemado?.
1 2
.
.
1(1000)(80) 540(250)
80000 135000
215 0,30
716,7
v
gasol
gasol
Q cm T L m
Q cal cal
Q kcal Q
Q kcal
Poder calorífico de la gasolina:
7
.
7
1,1 10
716,7
0,0652
1,1 10
65,2
gasol
cal
PPG
kg
Q kcal
m kg
calPPG
kg
m g
5. 5
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
10) Una barra de 2m de longitud está formada por un núcleo macizo de acero de 1cm
de diámetro , rodeado de una envoltura de cobre cuyo diámetro exterior es de
2cm. La superficie exterior de la barra está aislada térmicamente, uno de los
extremos se mantiene a 100 Co
y el otro a 0 Co
. a) Calcular la corriente calorífica
total de la barra. b) ¿Qué fracción es transportada por cada sustancia?
( 0,12 ; 0,92 )acero cobreK cal scm C K cal scm C o o
a)Para el acero:
2
1
1 1 1 2
1
0,12(3,1416)(0,25 100 )
200 . .
0,047
Q T cm C cal
c k A
t x s cm C
cal
c
s
o
o
Para el cobre:
2
2 2 2
2
1 2
0,92(3,1416)(1 0,25) 100
200
1,084
1,131total
Q T cal
c k A
t x s
cal
c
s
cal
c c c
s
b)
Fracción de corriente calorífica transportada por el núcleo de acero:
1
/ 0,047
0,0416
/ 1,131
ac
total
Q t
n
Q t
Fracción de corriente calorífica transportada por la envoltura de cobre:
2
/ 1,084
0,9584
/ 1,131
cd
total
Q t
n
Q t
6. 6
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
11) Un extremo de una varilla metálica aislada se mantiene a 100 Co
, y el otro se
mantiene a 0 Co
con una mezcla de hielo-agua la varilla tiene 40 cm de largo y área
transversal de 0,750 2
cm .El calor conducido por la varilla funde 3g de hielo en 5
min. ¿Cuál es la conductividad térmica del metal (K)?.
2
80 (3 )40
5(60 )0,750 .100
0,427
. .
f
Q T Q x
kA k
t x tA T
cal
g cm
L m x g
k
tA T s cm C
cal
k
s cm C
o
o
PROBLEMAS PROPUESTOS DE TERMODINAMICA
1) 1kg de agua cuando hierve a 100 Co
a la presión atmosférica se convierte en 1594
litros de vapor. Calcular : a) El trabajo en Joules y Kilográmetros. b) El aumento de
energía interna en kCal.
3 31
1 1 10
1
i
M
V Litro m
D
Luego: 3 3
1594 1594 10FV litros m
a) 5 3 3 5 3 3
1,013 10 (1594 1) 10 1,013 10 1593 10W p V Pa m Pa m
5
1,614 10W J
5 5 4
1,614 10 1,614 10 0,102 1,646 10W J kgm kgm
b) U Q W (1ra Ley de la Termodinámica)
540 1000 540V
cal
Q L m g kcal
g
5 5 5
1,614 10 1,614 10 (0,24 ) 0,387 10 38,7W J cal cal kcal
540 38,7U kcal kcal
7. 7
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
501,3U kcal
2) Una bola de hierro se deja caer de un piso de concreto desde una altura de 10m.
En el primer rebote sube 0,50m, asumimos que toda la energía mecánica
macroscópica perdida en el choque es adquirida por la bola. El calor específico del
hierro es 0,12cal g Co
.
a) ¿Se ha adicionado calor a la bola durante el choque?
b) ¿Se ha realizado trabajo sobre la bola?
c) ¿ha cambiado la energía interna de la bola? ¿Cuánto?
d) ¿En cuánto se ha elevado la temperatura de la bola, luego del primer
choque?
a) No hay mucho tiempo de contacto, luego: 0Q cal , no hay transferencia
de calor a la bola.
b) La energía mecánica perdida por la bola en el choque es absorbida por ella,
razón por la cual 0U
De Q W U y como 0Q ,
0W U ,
Luego se concluye que se ha hecho trabajo sobre la bola.
c) (10 0.5) 9,5U mg h mg mg
9,5 9,5(9,8)
U J
g
m kg
93,1
U J
m kg
d)
93,1
.
. 0,12 l
93,1(0,24) 186,2
. 10000,12
0,186
e
e
U J kg
U c m T T
c m ca g C
cal
T C
cal kg
g C
T C
o
o
o
o
8. 8
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
3) Tres moles de un gas ideal están a 27 Co
, el volumen se reduce sin variar la
temperatura hasta triplicar la presión
a) ¿dibuja un diagrama p vs. V para este proceso.
b) Calcule el trabajo realizado por el gas.
1 2 1
3
27 300 300
n moles
T C K T T K
o
2 13P P PV nRT
2 1V V
1 1
2 2
300
300
PV nR
PV nR
1 1 2 2 1 1 1 23PV PV PV PV 1 23V V
1 1 2 2 300(3)(8,31 ) 7479PV PV J J
a)
b)
2
1
2
2
( )
7479 ( )
3
1
7479 ( )
3
7479( 1,0986)
8216
V
W nRTLn
V
V
W Ln J
V
W Ln
W J
W J
13P
1P
2V 23V
300T K
(2)
(1)
P
V
9. 9
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
4) Si se hierve agua a una presión de 2 Atm, el calor de vaporización es de
6
2,20 10 J kg y el punto de ebullición es de 120 Co
. A esta presión, 1kg de agua
tiene un volumen de 3 3
1 10 m
y 1kg de vapor de agua 0,824 3
m .
a) Calcule el trabajo efectuado cuando se forma 1kg de vapor a esta
temperatura.
b) Calcule la variación de energía interna del agua.
6
2 2,20 10 (120 273) 393V
J
p atm L T K K
kg
Líquido:
3 3
1 10
1
V m
M kg
Vapor:
3
2 0,824
1
V m
M kg
a)
3
5 3
5
2 (0,824 0,001)
2(1,013 10 )(0,823)
1,67 10
W p V atm m
W Pa m
W J
b)
6 6
5 5
5
6
2,20 10 (1 ) 2,20 10
(220,0 10 1,67 10 )
20,33 10
2,03 10
V
J
Q L m kg J
kg
Q W U U Q W J
U J
U J
10. 10
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
5) Un gas en un cilindro se mantiene a presión constante 5
1,7 10 Pa y se enfría y
comprime de 1,20 3
m a 0,80 3
m . La energía interna del gas baja 5
1 10 J .
a) Calcule el trabajo efectuado por el gas.
b) Calcule la magnitud del flujo de calor que entra o sale del gas, e indique su
dirección.
a) 5 3 5
1,7 10 (0,80 1,20) 1,7 10 ( 0,40)W p V Pa m J
5
4
0,68 10
6,8 10
W J
W J
b) 4 5
6,8 10 1 10Q W U J J
5
1,68 10Q J
Flujo de calor: 5
1,68 10 J (sale del gas)
6) Se permite que un gas ideal que estaba a 4 Atm y 350 Ko
se expande
adiabáticamente hasta duplicar su volumen. Calcule la presión y temperatura final
si el gas es: a) monoatómico. b) diatómico.
1 1 1
1 1 2 2 2 1 2
1
(2 )
2 2
PV P
PV PV P V P
V
……………….. (I)
1 1
1
1 1 1 1 1 1
1 1 2 2 2 1 2 1
1
(2 )
2 2
TV T
TV T V T V T
V
……… (II)
a) Gas monoatómico:
11. 11
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
5
51
2 5 3 5 3
5
3
4(1,013 10 )
1,28 10
2 2
P
U
C
C
P Pa
P Pa
1
2 1 2 3
350
220
2 2
T K
T K
b) Gas diatómico:
5
51
2 7 5 7 5
7
5
4(1,013 10 )
1,54 10
2 2
P
U
C
C
P Pa
P Pa
1
2 2 5 2 5
350
265
2 2
T K
T K
7) Un sistema termodinámico se lleva desde el estado a al c de la fig.1, por el camino
abc o bien por adc. A lo largo de abc, el trabajo W = 120 J. Las energías internas de
los 4 estados de la fig.1. 200aU J , 280bU J , 650cU J y 360dU J . Calcule
el flujo de calor Q para los procesos ab, bc, ad y dc. En cada uno, ¿el sistema
absorbe o libera calor?.
Proceso ab:
0 80b aQ W U U U U J
Proceso bc:
350 350 (650 280)
350 370 720
Q W U J U J J
Q J J J
Proceso ad:
120 ( ) 120 360 200
120 160 280
d aQ W U J U U J J J
Q J J J
Proceso dc:
0 ( ) 650 360
290
c dQ W U U U J J
Q J
En todos los procesos absorbe calor
12. 12
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
8) Ud. está diseñando un motor que funciona con aire comprimido. El aire entra y sale
del motor a presiones de 6
1,5 10 Pa y 5
2,50 10 Pa , respectivamente. ¿Qué
temperatura debe tener el aire comprimidopara que no haya posibilidad de que se
forme escarcha en las puertas de salida del motor? Suponga que la expansión es
adiabática(Nota: Se forma escarcha si el aire húmedo se enfría por debajo de 0 Co
durante la expansión).
6 5
1 21,5 10 2,50 10P Pa P Pa
1 ?T , expansión adiabática 2 273T K
1
1
1 1
2
1 1 2 2 1 2
1
5
1 6
2,50 10
273
1,50 10
P
T P T P T T
P
T K
Para el aire:
0,41
1,41
1
2,50
1,41 273
15
T K
1 460T K
9) Un motor de gasolina recibe 8000 J de calor y produce 2000 J de trabajo por ciclo.
El calor proviene de quemar gasolina con 4
4,6 10cL J g .
a) Calcule la eficiencia térmica.
b) ¿Cuánto calor se desecha en cada ciclo?
c) ¿Qué masa de gasolina se quema en cada ciclo?
d) Si el motor opera a 80 ciclos/s determine su potencial de salida en Watts y
en HP.
a)
2000 1
0,25 25%
8000 4c
W J
J
Q J
b) En ciclo: 6000 6F CQ Q W J kJ
c) 4
4,6 10 1J g
8000 0,17J g
d)
2000 80
160
E W J
Potencia kW
t t s
5
5
160000 1,6 10
1
1,6 10 214,5
746
Potencia Watts Watts
HP
Potencia Watts HP
Watts
13. 13
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
10) Un motor de gasolina tiene una potencia de salida de 150kW(201HP).Su eficiencia
térmica es del 30%.
a) ¿Cuánto calor debe aportarse al motor cada segundo?
b) ¿Cuánto calor desecha el motor cada segundo?
a)
150 0,30
500
C
C
kW Q
Q kW
Debe aportarse 500kJ en cada segundo.
b)
500 150 350F CQ Q W kW kW kW Cada segundo desecha 350kJ
11) Para un ciclo Otto con 1,40 y 8,00 , la temperatura de la mezcla gasolina-
aire al entrar en el ciclo es de 22 Co
(Diagrama p vs. V del ciclo Otto).
a) Determine la temperatura al final de la carrera de compresión(punto b)
b) La presión inicial de la mezcla es 4
8,5 10 Pa , un poco menor que la presión
atmosférica. Calcule la presión al final de la carrera de compresión.
a) 3 5
5
273
(273 22) 295
80 40 10 32 10
32 10 (295 )
273
F
C
F F
C C F C
C
F F F
T K
T K K
cal
Q L m g cal
g
Q T Q T cal K
Q
Q T T K
6 7
3,46 10 1,44 10CQ cal J
b) 6 6
3,46 10 3,2 10C FW Q Q cal cal
6
5 6
0,26 10
4,18
2,6 10 1,08 10
1
W cal
J
W cal J
cal
12) En un minuto un acondicionador de aire de ventana absorbe 4
9 10 J en el aire
exterior.
a) Calcule el consumo de potencia de la unidad W.
b) Calcule el coeficiente de rendimiento.
14. 14
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
4
5
9 10
1,4 10
F
C
Q J
Q J
a) 4 4
14 10 9 10F C C FW Q Q W Q Q J
4
4 25 10
5 10 8,33 10
60
W J
W J P W
t s
b)
4
4
9 10
. . 1,80
5 10
FQ J
C R
W
13) Un refrigerador tiene un coeficiente de rendimiento de 2,20. Durante cada ciclo
absorbe 4
3 10 J de calor del depósito frío.
a) ¿Cuánta energía mecánica se requiere en cada ciclo para operar el
refrigerador?
b) Durante cada ciclo, ¿Cuánto calor se desecha al depósito caliente?
4
. . 2,20
3 10F
C R
Q J
a)
4
3 10
. .
. 2,20
F FQ Q J
C R W
W C R
4
1,36 10W J
b) 4 4 4
1,36 10 3 10 4,36 10C FQ W Q J J J
14) Una máquina de Carnot opera entre dos depósitos de calor a 450 Ko
y 300 Ko
.
a) Si el motor recibe 500 J de calor del depósito a 450 Ko
en cada ciclo.
¿Cuántos Joules por ciclo cede al tanque a 300 Ko
?
b) ¿Cuánto trabajo mecánico realiza la máquina en cada ciclo?
c) Determine la eficiencia térmica de la máquina.
a)
5000 (300 )
450
C C C F
F
F F C
Q T Q T J K
Q
Q T T K
3330FQ J
b) 5000 3330C F C FQ W Q W Q Q J J
1670W J
15. 15
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
c)
1670
0,334
5000C
W J
Q J
Su eficiencia es de 33,4%
15) Un bloque de calor de 1kg, inicialmente a 100 Co
se deja caer en 0,500kg de agua
que está inicialmente a 0 Co
a) Calcule la temperatura final del sistema.
b) Calcule el cambio total de la entropía del sistema.
El problema no se puede resolver debido a un error en la escritura del
problema debido a que no existe un bloque de calor.
16) Una máquina para hacer hielo opera en un ciclo de Carnot, toma calor del agua a 0
Co
y desecha calor a un cuarto a 22 Co
. Suponga que 40 kg de agua a 0 Co
se
convierte en hielo a 0 Co
.
a) ¿Cuánto calor se desecha al cuarto?
b) ¿Cuánta energía debe aportarse al aparato?
a)
273
(273 22) 295
F
C
T K
T K K
3
5
5
(40 10 )
80 32 10
32 10 (295 )
273
F F
C C F C
C
F F F
cal g
Q L m
g
Q T Q T cal K
Q
Q T T K
16. 16
PROBLEMAS RESUELTOS DE TEMPERATURA, CALOR -
TERMODINÁMICA FISICA II
6 74,18
3,46 10 1,44 10
1
C
J
Q cal J
cal
b)
6 6
3,46 10 3,2 10C FW Q Q cal cal
6
5 6
0,26 10
4,18
2,6 10 1,08 10
1
W cal
J
W cal J
cal