1. Se calcula la altura a la que subirá un pistón al elevarse la temperatura de un gas confinado de 20°C a 250°C. También se calcula la presión del gas a esa temperatura final. 2. Se analiza un ciclo termodinámico para un gas ideal, calculando el trabajo neto y la energía neta agregada por calor en cada ciclo. 3. Se define la compresibilidad de una sustancia y se demuestra que para un gas ideal la compresibilidad es igual a 1/P para un proceso isotérmico y

1. Programa para Olimpiadas de F´
ısica
Editor:Hugo Luyo S´nchez
a
an
Termodin´mica
a
Fecha de entrega: 24 de Febrero del 2012
nm
1. Se cierra un cilindro mediante un pist´n conectado a un resorte de constante k = 2,00×103 N/m.
o
Con el resorte relajado , el cilindro est´ lleno con 5,00 L de gas a una presi´n de 1,00 atm y
a o
o
una temperatura de 20 C.
y
Fe
d
ar
ch
a) Si el pist´n tiene un ´rea de secci´n transversal de 0,0100m2 y masa despreciable ¿a
o a o
o
qu´ altura subir´ cuando la temperatura se eleve a 250 C?
e a
Ri
o
b) ¿Cu´l es la presi´n del gas a 250 C?
a o
2. Un gas ideal inicialmente a Pi , Vi y Ti se lleva a trav´s de un ciclo como se muestra en la figura
e
ub
Cl
1

2. a) Encuentre el trabajo neto consumido por el gas en cada ciclo
b) ¿Cu´l es la energ´ neta agregada por calor al sistema por cada ciclo?
a ıa
c) Obtenga un valor num´rico para el trabajo neto consumido por cada ciclo por 1,00 mol
e
o
de gas inicialmente a 0 C
3. La compresibilidad κ de una sustancia se define como el cambio fraccionario en volumen de
dicha sustancia para un cambio conocido en presi´n
o
an
1 dV
κ=−
V dP
a) Explique por qu´ le signo negativo en esta expresi´n asegura que κ siempre sea positiva
e o
nm
b) Demuestre que si un gas ideal se comprime isot´rmicamente, su compresibilidad se conoce
e
por κ1 = 1/P
c) Demustre que si un gas se comprime adiab´ticamente, su compresibilidad se conoce por
a
κ2 = 1/γP
y
d ) Determine los valores para κ1 y κ2 para un gas ideal monoat´mico a una presi´n de 2,00
o o
atm
uniforme, compuesto por un gas de masa molar µ.
Fe
4. Supongamos que hay un planeta de masa M y radio r rodeado por una atm´sfera de densidad
o
Hallar la temperatura T de la atm´sfera sobre la superficie del planeta si la altura de la
o
atm´sfera es h (h << r)
o
d
5. Un gas es parte de dos procesos t´rmicos en los cuales es calentado desde la misma temperatura
e
ar
inicial a la misma temperatura final.
ch
Ri
ub
Cl
Los procesos son mostrados en el diagrama p − V por las l´ ıneas rectas 1 − 3 y 1 − 2.
Indicar el proceso en el cual la cantidad de calor entegada al gas es mayor.
2