FÍSICA II. Guía De Problemas Nº4:

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Álvaro Ayala Cabrera
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1 Univrsidad Nacional dl Nordst Facultad d Ingniría Dpartanto d Físico-Quíica/Cátdra Física II FÍSIC II Guía D roblas Nº4: rir rincipio d la Trodináica 1

2 ROBLEMS RESUELTOS 1- S dsa calcular l trabajo ralizado cuando un ol d gas idal s xpand isotéricant y rvrsiblnt a 00 ºK n un dispositivo d cilindro y pistón dsd una prsión inicial d 10 atósras hasta una prsión inal d 1 atósra. Rprsntar la transoración n un diagraa -. El trabajo d xpansión s xprsa d la siguint anra:. d (1) 1 n. T D la Ecuación d Estado. n. T obtnos qu: n. T y rplazando n (1). d n. T. ln () 1 i i Coo l gas s xpand n ora isotérica i. i. y () Rplazando () n (): i kg 10 n. T.ln 1ol º K.ln 58510kg ol. kg 1 i Diagraa - robla 1 Un tanqu rígido contin un luido calint qu s nría intras s agitado por una hélic. l principio la nrgía intrna dl luido s 800 kj. Durant l procso d nriainto l luido pird 500 kj d calor y la hélic raliza 100 kj d trabajo sobr l luido. Dtrin la nrgía intrna inal dl luido, dscartando la nrgía cinética y potncial.

T. ln () 1 i i Coo l gas s xpand n ora isotérica i. i. y () Rplazando () n (): i kg 10 n. T.ln 1ol.848.00º K.ln 58510kg ol.

3 Esqua robla Considraos al luido, contnido n l tanqu, coo l sista, d tal anra qu las línas puntadas indican la rontra. dás, coo no xist asa atravsando la rontra, s dcir qu la asa pranc constant, aditios qu s trata d un sista crrado. or l rir rincipio d la Trodináica: Q U (1) y d (1) U Q U U Q 1 y inalnt U Q U 500kJ ( 100kJ ) 800kJ 400kJ 1 Un ol d gas idal stá n quilibrio a la prsión d 6 at y volun 10 l. S lo nría isocóricant hasta alcanzar una prsión igual a la itad d su prsión inicial. continuación s calinta a prsión constant hasta qu alcanza un volun, tal qu n una coprsión isotérica rgrsa a su stado inicial. a) Dibujar l ciclo n un diagraa -. b) Calcular l trabajo nto ralizado n l ciclo. a) El diagraa d los procsos s raliza a continuación:

or l rir rincipio d la Trodináica: Q U (1) y d (1) U Q U U Q 1 y inalnt U Q U 500kJ ( 100kJ ) 800kJ 400kJ 1 Un ol d gas idal stá n quilibrio a la prsión d 6 at y volun 10 l.

4 b) Sgún los datos dl probla:. 6at B 10l T 71,7 º K R B. B C at C 0l TB 65,85º K R B C Tnindo n cunta la cuación d stado y R 0,08l. at olº K ara calcular l trabajo ralizado n l ciclo, s calcula l trabajo ralizado n cada procso. 0 por sr un procso isocórico. B.( ) B C B C B por sr un procso isobárico. C d. d T C C ln C C C or lo tanto: B C C B ( C ) ln 11,59l. at 1174, 5J C ara convrtir Litros x tósras (l.at) a Joul (J) rcordaos qu: 1J 1N. y 1l 1000,08c 1,00008x10 N dás 1at 1015 N Entoncs rplazando datos: 1 l. at ,00008x10 101, 8J 4

( ) B C B C B por sr un procso isobárico. C d. d T C C ln C C C or lo tanto: B C C B ( C ) ln 11,59l.

5 EJERCICIOS ROUESTOS 1. S dja xpandir un gas a una prsión constant d 0 psia, sindo su variación d volun v = v - v i = 0,5 t. Calcular l trabajo dl sista al xpandirs y xprsarlo n julios. Rprsntarlo gráicant.. En cirto procso s suinistran 500 cal a un sista y al iso tipo s raliza, sobr l iso, un trabajo d 100 julios. Cuál srá l incrnto d nrgía intrna?. En la xpansión d un gas s raliza un trabajo d 181 kg. Calcular la variación d nrgía intrna indicar si aunta o disinuy cuando s rcibn dl dio xtrior a) kcal, b) kcal, c) 5 kcal 4. En un sista crrado un luido raliza una xpansión a la prsión constant d 1 kg/c. Durant la xpansión l volun dl sista aunta d 0,1 a 0,, sindo su asa d kg. a) Dibujar la transoración n un diagraa - ; b) Calcular l trabajo ralizado; c) Calcular l trabajo por unidad d asa; d) Calcular los volúns spcíicos inicial y inal. 5. Un gas s nriado a prsión constant d 7 kg/c n un cilindro d 5 c. d diátro. El ébolo rcorr 60 c. y n l procso s transirn 6 kcal. dsd l sista al dio xtrior. Suponindo qu la transoración s llva a cabo rvrsiblnt: a) Calcular la variación d nrgía intrna; b) Considrando l gas coo prcto dtrinar si su tpratura aunta o disinuy; c) Rprsntar gráicant la transoración. 6. Un sista crrado raliza un ciclo d trs transoracions. En la prira ntrga un trabajo d 10 Kcal. y su nrgía intrna s d kcal. En l sgundo su nrgía intrna varía adiabáticant hasta 15 Kcal. y n la trcra voluciona rvrsiblnt a volun constant. Calcular los cabios d nrgía qu corrspondn a cada transoración y al ciclo coplto. 7. S tin un coprsor qu aspira air a una prsión p1 = 1 kg/c y d volun spcíico i = 0,84 /kg. Dicho air s xpulsado a una prsión p = 9 kg/c con un volun spcíico v = 0,14 /kg. La nrgía intrna inicial s u =,6 kcal. /kg y la inal u = 7,5 kcal. /kg. En la rrigración s transirn 16 Kcal. /kg. Calcular l trabajo suinistrado al coprsor considrando qu las variacions d nrgía cinética y potncial son dsprciabls. Exprsar l trabajo n kg/kg, kcal. /kg y julio/kg. (ara rsolvr st probla, tnr n cunta qu l sista s abirto) 5

. En la xpansión d un gas s raliza un trabajo d 181 kg. Calcular la variación d nrgía intrna indicar si aunta o disinuy cuando s rcibn dl dio xtrior a) kcal, b) kcal, c) 5 kcal 4.

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