Temas Selectos de Física II
Termodinámica
Aldo Orpinel
Resuelve los siguientes ejercicios:
1. Señale con claridad la diferencia entre energía térmica y temperatura.
Temperatura es la energía térmica en relación a la masa, la energía térmica es simple mente energía en forma de calor
2. Una hoja rectangular de aluminio mide 6 x 9 cm a 28°C. ¿Cuál será su area a 0°C?
Aluminio β=4.8x10-5
Af = Ai (1 + β T ) Af = (0.54m²) (1 + (4.8x10-5) * (-28°)) = 0.5392m²
3. Un matraz Pyrex (α=0.3 x 10-5 /°C) está lleno hasta el borde con 200 mL de glicerina
(β=5.1 x 10-4 /°C). ¿Cuánta glicerina se derramará por el borde si el sistema se calienta de 20 a 100°C? Glicerina y=7.65x10-4
Vf = Vi (1 + γ T ), Vf = (0.002m³) (1 + (7.65x10-4) * (80°)) = 0.0021224m³
4. En un día de invierno se ha observado que la nieve acumulada sobre la acera de concreto se funde antes que de la carretera. ¿Cuál de esas áreas tiene capacidad cal orifica más alta? La carretera tiene mas capacidad calorífica pero la acera es mejor conductora de calor
5. Un tubo de cobre de 400 g que se encuentra inicialmente a 200°C se sumerge en un recipiente que contiene 3 kg de agua a 20°C. ¿Cuál será la temperatura de equilibrio de la mezcla? El calor especifico del cobre es 0.093 cal/g°C
T=(M2Cp2T2+M1Cp1T1) / (M1Cp1+M2Cp2)
T = ((400g) * (0.093cal/g°C) * (200°C) + (3000g) * (1cal/g°C) * (20°C)) / ((3000g) * (1cal/g°C) + (400g) * (0.093cal/g°C))
T = 22.2046°C
6. ¿Qué cantidad de calor se necesita para convertir 2 kg de hielo a -25°C en vapor a
100°C? Fucion 79.9cal/g Vaporisacion 539cal/g
Q=m*L
Qf = (2000g) * (79.9cal/g) = 159800cal
Qv = (2000g) * (539cal/g) = 1078000cal
Q1 =m*c*T
Q1 = (2000g) * (1cal/g) * (125°C) = 250000cal
Qt = Q1 + Qf + Qv
Qt = (250000cal) + (159800cal) + (1078000cal) = 1487800cal
7. Una olla llena de agua se coloca sobre el quemador de gas de una estufa de cocina hasta que el agua hierve vigorosamente. Comente las transferencias de calor que se producen allí. El calor proviene del quemador, se transfiere a la olla, de la olla se transfiere al agua, el agua empieza a subir de temperatura asta que hierve
8. Señale la diferencia entre estado y fase
Cada ves que se cambia de estado se adquiere o pierde energía a esto se le llama calor latente cuando se esta cambiando de un estado a otro se le llama face, cuando se termio el proceso se determina estado.
9. La parte interior de un neumático de automóvil está bajo una presión manométrica de
206.84 kPa a 4°C. Después de varias horas, la temperatura del aire interior sube a 50°C.
Suponiendo un volumen constante, ¿cuál es la nueva presión manométrica?

10. Una muestra de 2 L de gas tiene una presión absoluta de 300 kPa a 300 K. Si tanto la presión como el volumen se duplican, ¿cuál es la temperatura final?
La misma
11. Si tanto el calor como el trabajo se pueden expresar en las mismas unidades, ¿por qué es necesario distinguir entre ambos? Por que al convertir un tipo de energía a otro siempre hay perdidas
12. El calor latente de vaporización del agua es 540 cal/g. Sin embargo, cuando 1 g de agua se evapora por completo a presión constante, la energía interna del sistema se incrementa en solo 500 cal. ¿Qué pasó con las 40 cal restantes? ¿Se trata de un proceso isocórico? ¿isotérmico? Isotermico, las 40 restantes subieron la temperatura del vapor a mas de 100 grados

Puntos Extras
Una bala de plomo de 5 g que se mueve a 200 m/s se incrusta en un trozo de madera. La mitad de su energía inicial es absorbida por la bala. ¿Cuál es el incremento registrado en la temperatura de la bala?

Ec = (½) * (0.05kg) * (200m/s)² = 2000J
1J=0.24cal
2000J=480cal
Q=m*c*T
T=Q/m*c
T = (480cal) / (5g) * (0.03cal/g°C) = 3200°C
Plomo=0.03cal/g°C
Si solo absorbió la mitad entonces fue 1600°C