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1 Ejercicios tomados de: Fsica de Raymond A. Serway, Cuarta, Quinta, Sexta y Sptima Edicin
Balotario N11: Primera Ley de la Termodinmica
1. Dos recipientes trmicamente aislados estn
conectados por un estrecho tubo equipado con
una vlvula que inicialmente est cerrada. Uno de
los recipientes, de 16.8 L de volumen, contiene
oxgeno a una temperatura de 300 K y una
presin de 1.75 atm. El otro, de 22.4 L de
volumen, contiene oxgeno a una temperatura de
450 K y una presin de 2.25 atm. Cuando la
vlvula se abre, los gases de los dos recipientes se
mezclan, y la temperatura y presin se hacen
uniformes en todo el sistema. Cul es la
temperatura final?
2. Una bala de plomo de 3 gr. a 30C es disparada
a una rapidez de 240 m/s en un gran bloque de
hielo a 0C, en el que queda incrustada. Qu
cantidad de hielo se derrite?
3. Un bloque de 1 kg de cobre a 20C se pone en un gran recipiente de nitrgeno lquido a 77.3 K. Cuntos kilogramos de nitrgeno hierven para cuando el cobre llega a 77.3K? (El calor especfico del cobre es 0.092 cal/g. C. El calor latente de vaporizacin del nitrgeno es 48 cal/g.). 4. Suponga que un granizo a 0C cae en aire a una
temperatura uniforme de 0C y cae sobre una
banqueta que tambin est a esta temperatura.
De qu altura inicial debe caer el granizo para
que se derrita por completo al impacto?
5. Vapor a 100C se agrega a hielo a 0C.
Encuentre la temperatura final cuando la masa
del vapor sea 10 gr. y la masa del hielo sea 50 gr.
6. En un recipiente aislado, 250 gr. de hielo a 0 C
se agregan a 600 gr. de agua a 18C. Cunto
hielo resta cuando el sistema llega al equilibrio?
7. Dos veloces balas de plomo, cada una de 5 gr.
de masa y a una temperatura de 20C, chocan de
frente a una rapidez de 500 m/s cada una. Si se
supone una colisin perfectamente inelstica y no
hay prdida de energa por calor a la atmsfera,
indique la temperatura final del sistema formado
por las dos balas.
8. Un gas ideal est encerrado en un cilindro con
un mbolo movible sobre l. El mbolo tiene una
masa de 8000 gr. y un rea de 5 cm2 y est libre
para subir y bajar, manteniendo constante la
presin del gas. Cunto trabajo se realiza sobre
el gas cuando la temperatura de 0.2 mol del gas
se eleva de 20C a 300C?
9. Un gas ideal est encerrado en un cilindro que
tiene un mbolo sobre l. El mbolo tiene una
masa m y un rea A y est libre para subir y bajar,
manteniendo constante la presin del gas.
Cunto trabajo se realiza sobre el gas cuando la
temperatura de n moles del gas se eleva de T1 a
T2?
10. Un mol de un gas ideal se calienta lentamente de modo que del estado PV (Pi Vi) a (3Pi 3 Vi) en forma tal que la presin es directamente proporcional al volumen. Cunto trabajo se realiza sobre el gas en el proceso? 11. Un gas se comprime a una presin constante
de 0.8 atm de 9 L a 2 L. En el proceso, 400 J de
energa salen del gas por calor. Cul es el trabajo
realizado sobre el gas?
12. Una muestra de gas ideal se expande al doble
de su volumen original de 1 m3 en un proceso
cuasi esttico para el cual P = V2, con = 5
atm/m3, como se ve en la siguiente figura.
Cunto trabajo es realizado sobre el gas en
expansin?
2 Ejercicios tomados de: Fsica de Raymond A. Serway, Cuarta, Quinta, Sexta y Sptima Edicin
Balotario N11: Primera Ley de la Termodinmica
13. Un gas es llevado a travs del proceso cclico
descrito en la siguiente figura (a) Encuentre la
energa neta transferida al sistema por calor
durante un ciclo completo. (b) Qu pasara si el
ciclo se invierte, es decir, el proceso sigue la
trayectoria ACBA, cul la energa neta de entrada
por ciclo por calor?
14. Considere el aparato de joule descrito en la siguiente figura. La masa de cada uno de los dos bloques es de 1.5 kg, y el tanque aislado se llena con 200 g de agua. Cul es el aumento de la temperatura del agua despus que los bloques caen una distancia de 3 m?
15. Un gas diatmico a 300 K y 1 atm se
comprime adiabticamente, lo que disminuye su
volumen por 1/12. (VA = 12VB). Cules son la
nueva presin y temperatura? ( = 1.4)
16. Una muestra de un gas ideal pasa por el
proceso que se muestra en la siguiente figura. De
A a B, el proceso es adiabtico; de B a C es
isobrico con 100 kJ de energa entrando al
sistema por calor. De C a D, el proceso es
isotrmico; de D a A, es isobrico con 150 kJ de
energa saliendo del sistema por calor. Determine
la diferencia en energa interna E intB E intA