LA TEMPERATURA Y LA TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES

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1 AREA DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL Asignatura: FÍSICA Curso DÉCIMO Bimestre TERCERO Fecha Elaboró Prof. LUIS ALBERTO GONZÁLEZ VEGA Revisó Prof. CAROLINA CHAVEZ V. HACIA UN PENSAMIENTO CIENTÍFICO PARA LA CONSERVACIÓN DEL PLANETA CUESTIONARIOS TEMPERATURA CALOR Y LEYES DE LA TERMODINÁMICA Al desarrollar los cuestionarios, tener en cuenta los procesos desarrollados en clase, cada respuesta debe tener justificación LA TEMPERATURA Y LA TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES CUESTIONES CONCEPTUALES 1) Enunciar la ley cero de la termodinámica. Respuesta: Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema, entonces ellos están en equilibrio térmico entre sí. 2) Una tira bimetálica, constituida por metal G en la parte superior y el metal H en la parte inferior, está rígidamente fijada a la pared a la izquierda. (Ver fig ) El coeficiente de dilatación térmica lineal para el metal G es mayor que la de metal H. Si la banda es calentado uniformemente, se FIGURA 13-1 A) curva hacia arriba. B) curva hacia abajo. C) queda en posición horizontal, pero se hacen más largas las tiras. D) se doblan por la mitad. 3) Considere una placa de acero plana con un agujero a través de su centro como se muestra en la figura Cuando la temperatura de la placa se incrementa, el agujero se FIGURA 13-2 A) Amplia sólo si el agujero ocupa más de la mitad de la superficie de la placa. B) se contrae si el agujero ocupa menos de la mitad de la superficie de la placa. C) se contrae. D) se expande 4) El coeficiente de expansión lineal del aluminio es de 1, ( C) -1. Cuál es su coeficiente de expansión volumétrica? A) 9, ( C) -1 B) 5, ( C) -1 C) 5,4 x 10-6 ( C) -1 D) 3, ( C) -1 Respuesta: C 5) Qué escala de temperatura nunca se da con temperaturas negativas? A) Kelvin B) Fahrenheit C) Centígrada D) todas las anteriores 6) La temperatura en su salón de clases es aproximadamente

2 A) 68 K. B) 68 C. C) 50 C. D) 295 K. 7) La ley de Boyle es: Respuesta: El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión absoluta cuando la temperatura se mantiene constante. 8) La ley de Charles es:. Respuesta: El volumen de una cantidad dada de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta cuando la presión se mantiene constante. 9) La ley de Gay-Lassac es: Respuesta: A volumen constante, la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta. 10) Un contenedor tiene un gas ideal a 1 atm, se comprime a un tercio de su volumen, si la temperatura se mantiene constante. Cuál es su presión final? A) 1 / 3 atm B) 1 atm C) 3 atm D) 9 atm 11) Si la presión que actúa sobre un gas ideal a temperatura constante se triplica, su volumen: A) se reduce a un tercio. B) se incrementó en un factor de tres. C) se incrementó en un factor de dos. D) se reduce a la mitad. 12) De acuerdo con la ley de los gases ideales, PV = constante para una temperatura dada. El aumento del volumen corresponde a una disminución de la presión. Esto sucede porque las moléculas A) chocan entre sí con mayor frecuencia. B) se mueven más lento. C) golpean la pared del recipiente con menos frecuencia. D) la transferencia de menor energía a las paredes del recipiente. 13) El número de moléculas en un mol de una sustancia A) depende del peso molecular de la sustancia. B) depende del peso atómico de la sustancia. C) depende de la densidad de la sustancia. D) es el mismo para todas las sustancias. 14) Un recipiente contiene N moléculas de un gas ideal a una temperatura dada. Si el número de moléculas en el recipiente se incrementa a 2N, sin cambio en la temperatura o el volumen, la presión en el contenedor A) se duplica. B) se mantiene constante. C) se reduce a la mitad. D) ninguna de las anteriores 15) Si se duplica la presión y el volumen de una muestra de un gas ideal. Esto significa que su temperatura en grados Kelvin debe ser A) el doble. B) el cuádruple. C) se reduce a un cuarto de su valor original. D) se mantiene igual. 16) El aumento de temperatura de un gas ideal de 2 C a 4 C a presión constante. Qué sucede con el volumen del gas? A) disminuye ligeramente. B) Se reduce a la mitad de su volumen original. C) aumenta ligeramente. D) Se aumenta al doble. 17) Considere dos volúmenes iguales de gas a una temperatura y presión dadas. Uno es oxígeno, que tiene una masa molecular de 32. El otro gas, nitrógeno, tiene una masa molecular de 28. Cuál es la relación entre el número de moléculas de oxígeno con el número de moléculas de nitrógeno? A) 32:28 B) 28:32 C) 1:1 D) ninguna de las anteriores 18) El promedio de energía cinética molecular de un gas se puede determinar conociendo sólo A) el número de moléculas en el gas. B) el volumen del gas. C) la presión del gas. D) la temperatura del gas. 19) Una muestra de un gas ideal es comprimido lentamente a la mitad de su volumen original, sin cambios en la temperatura. Qué pasa con la velocidad media de las moléculas en la muestra? A) No cambia. B) Se duplica. C) se reduce a la mitad. D) ninguna de las anteriores 20) Una muestra de un gas ideal se calienta y se duplica la temperatura Kelvin. Qué pasa con la velocidad media de las moléculas de la muestra? A) No cambia. B) Se duplica. C) Por mitades. D) ninguna de las anteriores 21) La temperatura absoluta de un gas ideal es directamente proporcional a cuál de las siguientes variables? A) la velocidad B) el impulso C) La energía cinética D) la masa 22) Con el fin de duplicar la velocidad media de las moléculas en una muestra de gas, la temperatura (medida en grados Kelvin) se debe A) cuadruplicar. B) duplicar. C) aumentar en un factor de la raíz cuadrada de dos su valor original. D) aumentar en un factor de la raíz cuadrada de tres su valor original.

3 23) Las moléculas de oxígeno son 16 veces más masivas que las moléculas de hidrógeno. A una temperatura dada, la medida de la energía cinética molecular del oxígeno, en comparación con la del hidrógeno A) es mayor. B) es menor. C) es el mismo. D) no se puede determinar ya que la presión y el volumen no se les da 24) Las moléculas de oxígeno son 16 veces más masivas que las moléculas de hidrógeno. A una temperatura dada, cómo se comparan las velocidades moleculares medias? Las moléculas de oxígeno se mueven A) 4 veces más rápido. B) a 1 / 4 la velocidad. C) 16 veces más rápido. D) a 1 / 16 la velocidad. 25) Un contenedor fijo tiene oxígeno y helio a la misma temperatura. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) Las moléculas de oxígeno tienen mayor energía cinética. B) Las moléculas de helio tienen la mayor energía cinética. C) Las moléculas de oxígeno tienen la mayor velocidad. D) Las moléculas de helio tienen una velocidad mayor. 26) Un contenedor se llena con una mezcla de helio y oxígeno. Un termómetro en el envase indica que la temperatura es de 22 C. Qué moléculas de gas tienen la mayor velocidad media? A) Las moléculas de helio porque son monoatómicos. B) Es la misma para ambos, porque la temperatura es igual. C) Las moléculas de oxígeno porque son más masivas. D) Las moléculas de helio porque son menos masivas. 27) Las tres fases de la materia pueden coexistir en equilibrio en el A) punto crítico. B) punto triple. C) punto de fusión. D) El punto de evaporación. PREGUNTAS QUE REQUIEREN PROCESOS FÍSICOS Y MATEMÁTICOS PARA HALLAR LA RESPUESTA.NIVEL DE COMPETENCIA PROPOSITIVO. DESARROLLAR CADA PROBLEMA CON AFIRMACIONES 1) Expresar su temperatura corporal (98,6 F) en grados Celsius. A) 37,0 C B) 45,5 C C) 66,6 C D) 72,6 C 2) Expresar 68 F en C. A) 7,0 C B) 20 C C) 36 C D) 181 C 3) Expresar -40 C en F. A) -72 F B) -54 F C) 40 F D) 4,4 F 4) Un cambio de temperatura de 35 F durante la noche a 75 F durante el día. Cuál es el valor del cambio de temperatura en la escala Celsius? A) 72 C B) 40 C C) 32 C D) 22 C 5) Un cambio de temperatura de 20 C corresponde a un cambio de temperatura de A) 68 F. B) 11 F. C) 36 F. D) ninguna de las anteriores 6) A qué temperatura serán iguales los valores numéricos de las escalas Fahrenheit y Celsius? A) -30 B) -40 C) -50 D) -60 7) Un puente de acero es de 1000 m de largo a -20 C en invierno. Qué es el cambio de su longitud cuando la temperatura sube a 40 C en verano? (El promedio de coeficiente de dilatación lineal del acero es de / C). A) 0,33 m B) 0,44 m C) 0,55 m D) 0,66 m 8) Una barra de aluminio 17,4 cm de largo a 20 C se calienta a 100 C. Cuál es su nueva longitud? El aluminio tiene un coeficiente de dilatación lineal de / C. A) cm B) cm C) 0,348 cm D) 0,0348 cm 9) En cuánto se contrae una losa de hormigón de 18 m de largo cuando la temperatura baja de 24 C a -16 C? (El

4 coeficiente de dilatación térmica lineal para el hormigón es 10-5 / C). A) 0,50 cm B) 0,72 cm C) 1,2 cm D) 1,5 cm 10) Un agujero en una placa de bronce tiene un diámetro de 1,200 cm a 20 C. Cuál es el diámetro del agujero cuando la superficie se calienta a 220 C? (El coeficiente de dilatación térmica lineal de bronce es de / C). A) cm B) 1,195 cm C) 1,200 cm D) 1,210 cm 11) Un eje de acero de diámetro 5.0 cm tiene 0,10 mm, tiene un espacio libre alrededor en una lámina a 20 C. Si la temperatura se mantiene constante, a qué temperatura el eje comienza forzar la lámina? El acero tiene un coeficiente de dilatación lineal de / C. A) 353 C B) 333 C C) 53 C D) 680 C 12) 400 cm 3 de mercurio a 0 C. Cuánto se expandirán al aumentar la temperatura hasta 50 C? ( El mercurio tiene un coeficiente de expansión volumétrica de / C. A) 450 cm 3 B) 409,7 cm 3 C) 403,6 cm 3 D) cm 3 13) El coeficiente de dilatación térmica de la gasolina es de / C. En cuánto varía el volumen de 1,0 L de gasolina al cambiar la temperatura de 20 C a 40 C? A) 6,0 cm3 B) 12 cm3 C) 19 cm3 D) 37 cm3 14) En un vaso de precipitado de 500 ml de agua esté lleno hasta el borde a una temperatura de 0 C. Cuánta agua se derramará si el agua se calienta a una temperatura de 95 C? (No haga caso de la expansión del vidrio y el coeficiente de expansión del volumen del agua es de 2, / C). A) 3,3 ml B) 10 ml C) 33 ml D) 100 ml 15) Una muestra de mercurio cambia su volumen de 4,0 cm 3 a 4,1 cm 3. Qué cambio de temperatura es necesario? ( el mercurio tiene un coeficiente de expansión volumétrica de / C. A) 400 C B) 139 C C) 14 C D) 8,2 C 16) Convertir 14 C y K. A) 46 K B) 100 K C) 287 K D) 474 K Respuesta: C 17) Convertir 14 F a K. A) 263 K B) 287 K C) -10 K D) 474 K 18) Convertir a 14 K C. A) 46 C B) 287 C C) 25 C D) -259 C 19) Convertir 14 K a F. A) 287 F B) -434 F C) -259 F D) 474 F 20) Un gas ideal ocupa 300 L a una presión absoluta de 400 kpa. Encuentre la presión absoluta si cambia el volumen a 850 L y la temperatura se mantiene constante. A) 140 kpa B) 640 kpa C) 850 kpa D) 1140 kpa 21) Dos litros de un gas perfecto están a 0 C y 1 atm. Si el gas es nitrógeno, N 2, determinar el número de moles. A) 0,37 B) 0,73 C) D) ) Dos litros de un gas perfecto están a 0 C y 1 atm. Si el gas es nitrógeno, N 2, determinar el número de moléculas. A) 3, B) 5, C) 4, D) 7, ) Dos litros de un gas perfecto están a 0 C y 1 atm. Si el gas es nitrógeno, N 2, determinar la masa del gas. A) 2,5 g B) 2,7 g C) 2,9 g D) 3,1 g 24) Cuántas moléculas de agua hay en 36 g de agua? Exprese su respuesta como un múltiplo del número de Avogadro. (La estructura molecular de una molécula de agua es H2O.)

5 A) 36N A B) 2N A C) 18N A D) ninguna de las anteriores 25) Cuántos moles hay en 2,00 kg de cobre? (El peso atómico del cobre es 63,5 y su peso específico es 8,90.) A) 15,3 B) 31,5 C) 51,3 D) 53,1 26) Una muestra de un gas ideal diatómico ocupa 33,6 L en condiciones estándar. Cuántos moles de gas se encuentran en la muestra? A) 0,75 B) 3,0 C) 1,5 D) 3,25 27) Un gas ideal tiene una presión de 2,5 atm y un volumen de 1,0 L a una temperatura de 30 C. Cuántas moléculas hay en el gas? A) 6, B) 6, C) 2, D) 2, ) Un gas ideal en un recipiente tiene un volumen de 100 cm 3 a 20 C tiene una presión de 100 N / m 2. Determinar el número de moléculas de gas en el envase. A) 4, B) 6, C) 2, D) 5, ) Una muestra de helio (He) ocupa 44,8 L en condiciones normales. Cuál es la masa de la muestra? A) 2 g B) 4 g C) 6 g D) 8 g 30) Un contenedor de 25-L tiene hidrógeno a una presión manométrica de 0,25 atm y una temperatura de 0 C. Qué masa de hidrógeno se encuentra en el contenedor? A) 1,4 g B) 2,8 g C) 4,2 g D) 5,6 g 31) Un gas ideal tiene una densidad de 1,75 kg / m 3 a una presión manométrica de 160 kpa. Cuál debe ser la presión manométrica si la densidad es de 1,0 kg/m 3 a la misma temperatura? A) 356 kpa B) 280 kpa C) 91 kpa D) 48 kpa 32) Un cilindro contiene 16 gramos de gas de helio en condiciones normales. Cuánta energía se necesita para elevar la temperatura de este gas a 20 c? A) 789 J B) 798 J C) 879 J D) 998 J 33) Si la temperatura de un gas se incrementa de 20 C a 40 C, en qué factor se aumenta la velocidad de las moléculas? A) 3% B) 30% C) 70% D) 100% 34) Una molécula tiene una velocidad de 500 m / s a 20 C. Cuál es su velocidad a 80 C? A) 500 m / s B) 550 m / s C) 1000 m / s D) 2000 m / s CALOR.CUESTIONES CONCEPTUALES 1) Cuál es la unidad más pequeña de energía térmica? A) Calorías B) Kilocaloría C) Btu D) Joule 2) La cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 C se conoce como la A) caloría. B) kilocaloría. C) unidad térmica británica. D) Joule. 3) La medida de la energía cinética media de las moléculas individuales se conoce como A) la energía. B) la energía térmica. C) la temperatura. D) el calor. 4) La energía interna de un gas ideal depende de A) su volumen. B) su presión. C) su temperatura. D) todas las anteriores 5) Un gas ideal se comprime hasta que su volumen es la mitad del volumen inicial, y luego se le permite ampliar hasta que su presión es la mitad de la presión inicial. Todo esto se hace mientras se mantiene la temperatura constante. Si la energía interna inicial del gas es U, la energía interna final del gas será

6 A) U. B) U / 3. C) U / 2. D) 2U. 6) Un gas ideal con U de energía interna a 200 C se calienta a 400 C. Su energía interna U será A) U. B) 2 U. C) 1,4 U. D) 1,2 U. 7) La razón por la que la temperatura de los océanos no varía drásticamente es porque A) El agua tiene una tasa relativamente alta de conducción del calor. B) el agua irradia el calor. C) el agua tiene un calor específico relativamente alto. D) el agua es un mal conductor del calor. 8) Es un hecho bien conocido que el agua tiene una mayor capacidad de calor que el hierro. Ahora, tenga en cuenta las masas iguales de agua y de hierro que se encuentran inicialmente en equilibrio térmico. La misma cantidad de calor, 30 calorías, se añade a cada uno. Cuál enunciado es verdadero? A) permanecen en equilibrio térmico. B) Ya no están en equilibrio térmico, el hierro tiene mayor capacidad calórica. C) Ya no están en equilibrio térmico, el agua está más caliente. D) No se puede decir, sin saber la masa exacta y las capacidades exactas del calor específico. 9) Los cambios de fase se producen A) a medida que disminuye la temperatura. B) a medida que aumenta la temperatura. C) que la temperatura siga siendo la misma. D) todas las anteriores 10) El calor necesario para cambiar una sustancia del estado sólido al estado líquido se conoce como A) el calor de fusión. B) el calor de vaporización. C) el calor de fusión. D) el calor de su congelación. 11) El calor necesario para cambiar una sustancia del estado líquido al estado de vapor se conoce como A) el calor de fusión. B) el calor de vaporización. C) el calor de la evaporación. D) el calor de condensación. 12) Si se añade calor a una sustancia pura a un ritmo constante, A) la temperatura comenzará a elevarse. B) con el tiempo se derrite. C) con el tiempo hierve. D) Más de una de los anteriores es verdadera. E) Ninguna de las anteriores es verdadera. 13) Cuando un líquido se congela A) la temperatura de la sustancia aumenta. B) la temperatura de la sustancia disminuye. C) el calor sale de la sustancia. D) la energía de calor entra. 14) Cuando un líquido se evapora. A) la temperatura de la sustancia aumenta. B) la temperatura de la sustancia disminuye. C) la energía de calor sale de la sustancia. D) la energía de calor entra. 15) Cuando un vapor se condensa A) la temperatura de la sustancia aumenta. B) la temperatura de la sustancia disminuye. C) la energía de calor deja la sustancia. D) la energía de calor entra en la sustancia. 16) En una formación de nubes, el vapor de agua se condensa en gotas de agua que se hacen más grandes y más grandes hasta que llueve. Esto hará que la temperatura del aire en las nubes A) aumenta. B) disminuye. C) se mantienen constantes. D) se congela. 17) Dos masas iguales de agua a 20 C y 80 C se mezclan. Cuál es la temperatura final de la mezcla? A) 40 C B) 50 C C) 60 C D) 70 C 18) Un trozo de hielo (T = -20 C) se añade a un recipiente con aislamiento térmico que contiene agua fría (T = 0 C). Qué sucede en el recipiente? A) El hielo se derrite hasta el equilibrio térmico se establece. B) El agua se enfría hasta que el equilibrio térmico es establecido. C) Parte del agua se congela y el trozo de hielo se hace más grande. D) ninguna de las anteriores 19) El proceso por el cual el calor fluye a través de las colisiones moleculares se conoce como A) la conducción. B) convección. C) la radiación. D) la inversión. 20) Cómo se llama la transmisión del calor si se coloca una llama en uno de los extremos de una barra y se logra calentar el otro extremo?

7 A) la convección natural B) la conducción C) la radiación D) convección forzada 21) En un día frío, un pedazo de metal se siente mucho más frío al tacto que un trozo de madera. A qué diferencia en cada uno de los materiales se debe el fenómeno? A)a la densidad B) al calor específico C) al calor latente D) a la conductividad térmica 22) El proceso por el cual el calor fluye por el movimiento de masas de las moléculas de un lugar a otro se conoce como A) la conducción. B) convección. C) la radiación. D) la inversión. 23) Con qué mecanismo principal de transmisión de calor se calienta una olla de agua en una estufa? A) la convección B) la conducción C) la radiación D) todas las anteriores en combinación 24) La convección puede ocurrir A) sólo en los sólidos. B) sólo en los líquidos. C) sólo en los gases. D) sólo en los líquidos y gases. E) en los sólidos, líquidos y gases. 25) Cuál de las siguientes expresiones explica mejor Por qué la sudoración es importante para los seres humanos para mantener la temperatura corporal adecuada? A) La humedad en la piel aumenta la conductividad térmica, lo que permite el flujo de calor hacia fuera del cuerpo con mayor eficacia. B) La evaporación de la humedad de la piel extrae calor del cuerpo. C) El alto calor específico del agua en la piel absorbe el calor del cuerpo. D) el funcionamiento de las glándulas sudoríparas absorbe la energía que de otro modo irían a calentar el cuerpo. E) Ninguna de las anteriores, explica el principio en que la sudoración depende. 26) El proceso por el cual el calor fluye en ausencia de cualquier tipo de soporte se conoce como A) la conducción. B) convección. C) la radiación. D) la inversión. 27) Con qué mecanismo de transmisión de calor nos llega el calor del sol? A) la convección B) la conducción C) la radiación D) todas las anteriores en combinación PREGUNTAS QUE REQUIEREN PROCESOS FÍSICOS Y MATEMÁTICOS PARA HALLAR LA RESPUESTA.NIVEL DE COMPETENCIA PROPOSITIVO. DESARROLLAR CADA PROBLEMA CON AFIRMACIONES 1) 1700 J de trabajo a qué equivalen en calor? A) cal B) kcal C) 406 cal D) 406 kcal 2) 16.5 kcal de calor son equivalentes en trabajo a: A) 3,94 J B) 3940 J C) 69.1 J D) J 3) Cuánto calor se necesita para elevar la temperatura en 15C, 100 g de plomo (c = 0,11 kcal / kg C)? A) 16,5 cal B) 165 cal C) 1500 cal D) 15 kcal 4) Si 40 kcal de calor se añaden a 2,0 kg de agua, cuál es el cambio de temperatura? A) 80C B) 40 C C) 20C D) 0.05C 5) Un bloque de aluminio de 4.0 kg a 10 C. Si se añade al bloque 160 kj de calor, cuál es su temperatura final? A) 24 C B) 34 C C) 44 C D) 54 C 6) Una persona trata de calentar el agua del baño mediante la adición de 5,0 L de agua a 80 C a 60 litros de agua a 30 C. Cuál es la temperatura final de la mezcla? A) 34 C B) 36 C C) 38 C D) 40 C 7) Una pieza de una máquina se compone de 0,10 kg de hierro y 0,16 kg de cobre. Cuánto calor se añade si la temperatura aumenta en un 35 C? A) 9, J B) 3, J C) 4, J D) 4, J 8) 50 g de plomo (c = 0,11 kcal / kg C) a 100 C se colocan en 75 g de agua a 0 C. Cuál es la temperatura final? A) 2 C B) 6,8 C C) 25 C D) 50 C 9) Una pieza de 0.10 kg de cobre, inicialmente a 95 C, se deja caer en 0,20 kg de agua contenida en un 0,28 kg de aluminio, el agua y el aluminio están inicialmente a 15 C. Cuál es la temperatura final del sistema?

8 A) 19,2 C B) 18.3 C C) 17,8 C D) 23,7 C 10) Si 50 g de un material a 100 C se mezcla con 100 g de agua a 0 C, la temperatura final es de 40 C. Cuál es el calor específico del material? A) 0.33 kcal / kg C B) 0,75 kcal / kg C C) 1.33 kcal / kg C D) 7,5 kcal / kg C 11) Dos objetos de masas iguales forman un sistema que está térmicamente aislada de su entorno. Un objeto tiene una temperatura inicial de 100 C y el otro tiene una temperatura inicial de 0 C. Cuál es la temperatura de equilibrio del sistema, asumiendo que no tienen lugar los cambios de fase de cualquiera de los objetos? (El objeto caliente tiene una capacidad calorífica específica que es tres veces mayor que el objeto frío.) A) 25 C B) 50 C C) 75 C D) 67 C 12) Una Rosarista intentado explorar las relaciones entre las diversas formas de energía que hacen variar la temperatura del agua que cae por una cascada en el Mont Blanc. Qué aumento máximo de la temperatura podría esperarse en una cascada en una caída vertical de 20 m? A) 0,047 C B) 0,053 C C) 0,064 C D) 0,071 C 13) El agua que fluye por las cataratas del Niágara cae una distancia de 50 m. Suponiendo que toda la energía gravitatoria se convierte en energía térmica, por lo que la temperatura del agua sube A) 0,10 C B) 0,12 C C) 0,37 C D) 0,42 C 14) Un calentador eléctrico de 200 L de agua utiliza 2 kw. Suponiendo que no hay pérdida de calor, cuánto tiempo se tarda en calentar el agua en este tanque de 23 C a 75 C? A) 5 horas B) 6 horas C) 7 horas D) 8 horas 15) Un calentador de 5000 W se utiliza para calentar el agua. Cuánto tiempo se tarda para que 20 kg de agua pasen de 20 C a 100 C? A) 2 minutos B) 12 minutos C) 22 minutos D) 32 minutos 16) Una tetera de aluminio (masa de 1000 g, c = 0,22 kcal / kg C) tiene 400 g de agua pura a 20 C. El calentador de agua se coloca en una hornilla eléctrica de 1000 W y se calienta hasta que hierva. Supongamos que todo el calor de la hornilla calienta la tetera y su contenido, y que una cantidad insignificante de agua se evapora antes de la ebullición comienza. Calcular la cantidad de tiempo requerido para que el agua llegue a hervir. A) 3,5 min B) 4,0 min C) 7,3 min D) 8,1 min 17) Cuánto calor se pierde para llevar vapor de agua al estado líquido? A) 540 cal / g B) 600 cal / g C) 1 kcal / g D) 1,8 kcal / g 18) El hielo tiene un calor latente de fusión de 80 kcal / kg. Cuánto calor se requiere para fundir 200 g de hielo? A) 400 J B) 160 J C) 67 kj D) 16 kj 19) Cuánta energía calórica se necesita para cambiar 10 kg de hielo a -20 C a agua a 50 C? A) 4, J B) 3, J C) 4, J D) 5, J 20) Cuánto calor debe ser removido de 100 g de agua 85 C para hacer hielo a -5 C? A) 255 cal B) 8,5 kcal C) 16,5 kcal D) 16,8 kcal 21) El calor de fusión del hielo es de 80 kcal / kg. Cuando a 50 g de hielo a 0 C se añaden a 50 g de agua a 25 C, cuál es la temperatura final? A) 0 C B) 12,5 C C) 17,5 C D) 20 C 22) Si 2,0 kg de agua a 0 C se evaporan, Qué cantidad de calor hay que suministrar? A) 1080 cal B) 1080 kcal C) 1280 cal D) 1280 kcal 23) Cuánto calor es necesario para cambiar un gramo de hielo a 0 C a 120 C en vapor? A) 48,7 cal B) 120 cal C) 730 cal D) 1505 cal 24) Cuánto calor se requiere para cambiar 100 g de hielo a -10 C a 150 C de vapor?

9 A) 74,9 kcal B) 54 kcal C) 749 cal D) 594 cal LAS LEYES DE LA TERMODINÁMICA --- CUESTIONES CONCEPTUALES 1) El proceso que se muestra en el gráfico T-V es una A) compresión adiabática. B) compresión isotérmica. C) Compresión isócora. D) compresión isobárica. 2) En un proceso isotérmico, no hay cambio en A)la presión. B) la temperatura. C) el volumen. D) el calor. 3) Cuando la primera ley de la termodinámica ΔU = Q + W, se aplica a un gas ideal a través de un proceso isotérmico, es cierto A) ΔU = 0 B) W = 0 C) Q = 0 D) ninguna de las anteriores 4) Un gas se expande al doble de su volumen original, sin cambios en su temperatura. Este proceso es A) isotérmico. B) isócoro. C) isobárico. D) adiabático. 5) Un gas ideal se comprime isotérmicamente desde 30 L a 20 L. En este proceso, se gasta 6,0 J de energía por el mecanismo externo que comprime el gas. Cuál es el cambio de energía interna de este gas? A) 6,0 J B) cero C) -6.0 J D) ninguna de las anteriores 6) Un gas ideal se comprime a la mitad de su volumen original en un proceso isotérmico. La presión final del gas A) aumenta al doble de su valor original. B) aumenta a menos del doble de su valor original. C) aumenta a más del doble de su valor original. D) no cambia. 7) Un gas ideal se expande isotérmicamente desde 20 L a 30 L. En este proceso, 6 J de energía es gastada por el mecanismo externo que expandió el gas. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta? A) 6 J del flujo de energía del entorno sobre el gas. B) 6 J del flujo de energía de los gases sobre el entorno. C) No hay flujos de energía desde o hacia el gas ya que este proceso es isotérmico. D) Ninguna de las afirmaciones anteriores es correcta. 8) Un gas es comprimido rápidamente en un entorno aislado. Durante el evento, el gas no intercambiado calor con su entorno. Este proceso es A) isotérmico. B) isócorico. C) isobárico. D) adiabático. 9) La primera ley de la termodinámica, ΔU = Q + W, se aplica a un gas ideal un proceso adiabático, A) ΔU = 0. B) W = 0. C) Q = 0. D) ninguna de las anteriores 10) Un gas ideal monoatómico se comprime a la mitad de su volumen original durante un proceso adiabático. La presión final del gas A) aumenta al doble de su valor original. B) aumenta a menos del doble de su valor original. C) aumenta a más del doble de su valor original. D) no cambia. 11) Considere dos cilindros de gas idénticos en todos los aspectos excepto uno que contiene O 2 y He el otro. Ambos tienen el mismo volumen de gas en condiciones normales y se cierran mediante un émbolo móvil en un extremo. Ambos gases son comprime adiabáticamente a un tercio de su volumen original. Qué gas mostrará el mayor aumento de temperatura? A) el O 2 B) El He C) ambos se muestran el mismo aumento. D) Es imposible decidir con la

10 información dada. 12) Considere dos cilindros de gas idénticos en todos los aspectos excepto uno contiene O 2 y He el otro. Ambos tienen el mismo volumen de gas en condiciones normales y se cierran mediante un émbolo móvil en un extremo. Ambos gases son comprime adiabáticamente a un tercio de su volumen original. Qué gas se mostrará el mayor incremento de presión? A) el O 2 B) El He C) ambos se muestran el mismo aumento. D) Es imposible decidir con la información dada. 13) El proceso que se muestra en el diagrama PV es una A) expansión adiabática. B) expansión isotérmica. C) una ampliación isométrica. D) una expansión isobárica. 14) En un proceso isobárico, no hay cambio A) de presión. B) de temperatura. C) de volumen. D) de energía interna. 15) En la primera ley de la termodinámica, ΔU = Q + W, se aplica a un gas ideal, se desarrolla un proceso isobárico, A) ΔU = 0. B) W = 0. C) Q = 0. D) ninguna de las anteriores 16) Un gas se expande a presión constante y se le añade calor. Este proceso es A) isotérmica. B) isócoro. C) isobárico. D) adiabático. 17) Diez julios de energía térmica se transfieren a una muestra de gas ideal a presión constante. Como resultado, la energía interna del gas A) aumenta en 10 J. B) aumenta en menos de 10 J. C) aumenta en más del 10 J. D) se mantiene sin cambios. 18) El proceso que se muestra en el diagrama PV es A) adiabático. B) isotérmico. C) isócoro. D) isobárico. 19) En un proceso isócorico, no hay cambio en la A) presión. B) la temperatura. C) el volumen. D) la energía interna. 20) En la primera ley de la termodinámica, ΔU = Q + W, se aplica a un gas ideal un proceso de isócorico, A) ΔU = 0. B) W = 0. C) Q = 0. D) ninguna de las anteriores 21) Un gas está confinado en un contenedor rígido que no se pueden expandir, se le añade calor. Este proceso es A) isotérmica. B) isócora. C) isobárica. D) adiabático. 22) Diez julios de energía térmica se transfieren a una muestra de gas ideal a volumen constante. Como resultado, la energía interna del gas A) aumenta en un 10 J. B) aumenta en menos de 10 J. C) aumenta en más del 10 J.

11 D) se mantiene sin cambios. 23) Enunciar la primera ley de la termodinámica. Respuesta: El cambio de energía interna de un sistema cerrado será igual a la energía agregada al sistema calentandolo menos el trabajo realizado por el sistema sobre el entorno. 24) Es posible la transferencia de calor de un foco caliente a un foco frío? A) No. B) Sí, esto sucederá de manera natural. C) Sí, pero hay que hacer trabajo. D) En teoría sí, pero no se ha logrado todavía. 25) Enuncie la segunda ley de la termodinámica. Respuesta: El calor puede fluir espontáneamente de un objeto caliente a un objeto frío, el calor no fluirá espontáneamente de un objeto frío a un objeto caliente. O No hay ningún dispositivo disponible, cuyo único efecto es el de transferencia de calor de un sistema a la TI de temperatura en un segundo sistema a una temperatura más alta TF. 26) Un gas se toma a través del ciclo que se ilustra aquí. Durante un ciclo, cuánto trabajo se realiza mediante una máquina que opera en este ciclo? Respuesta: C A) PV B) 2PV C) 3PV D) 4PV 27) Un ciclo de Carnot consta de A) dos adiabáticas y dos isobáricas. B) dos isobáricas y dos isotermas. C) dos isotermas y dos isométricas. D) dos adiabáticas y dos isotermas. 28) Dar el enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica. Respuesta: No hay ningún dispositivo disponible, cuyo único efecto es el de transformar una cantidad dada de calor por completo en el trabajo. 29) Cuando el agua se congela, la entropía del agua A) aumenta. B) disminuye. C) no cambia. D) o bien puede aumentar o disminuir, depende de otros factores. 30) Según la segunda ley de la termodinámica, para cualquier proceso que puede ocurrir dentro de un sistema aislado, Qué opción se aplica? A) La entropía se mantiene constante. B) La entropía aumenta. C) La entropía disminuye. D) A y B son posibles. E) A y C son posibles. 31) Dar un estado general de la segunda ley de la termodinámica. Respuesta: La entropía total del sistema, más que ninguna de las subidas de medio ambiente como resultado de cualquier proceso natural. o Los procesos naturales tienden a moverse hacia un estado de mayor desorden.

12 32) La segunda ley de la termodinámica nos lleva a concluir que A) la energía total del universo es constante. B) El trastorno en el universo está aumentando con el paso del tiempo. C) que teóricamente es posible convertir calor en trabajo con una eficiencia del 100%. D) la temperatura media del universo está aumentando con el paso del tiempo. PREGUNTAS QUE REQUIEREN PROCESOS FÍSICOS Y MATEMÁTICOS PARA HALLAR LA RESPUESTA.NIVEL DE COMPETENCIA PROPOSITIVO. DESARROLLAR CADA PROBLEMA CON AFIRMACIONES 1) Durante un proceso isotérmico, 5,0 J de calor se quitan a un gas ideal. Cuál es el cambio de energía interna? A) cero B) 2,5 J C) 5,0 J D) 10 J 2) En un proceso isotérmico, 5,0 J de calor se quitan de un gas ideal. Cuál es el trabajo realizado en el proceso? A) cero B) 5,0 J C) -5.0 J D) ninguna de las anteriores 3) El trabajo realizado sobre un sistema de gas ideal en un proceso isotérmico es -400 J. Cuál es el cambio de energía interna? A) cero B) -400 J C) 400 J D) ninguna de las anteriores 4) 200 J de trabajo se realizan para comprimir un gas adiabáticamente. Cuál es el cambio en la energía interna del gas? A) cero B) 100 J C) 200 J D) No hay suficiente información para determinar. 5) Un gas ideal sufre un proceso adiabático mientras que hace 25 J de trabajo. Cuál es el cambio de energía interna? A) cero B) 25 J C) -25 J D) ninguna de las anteriores 6) En un proceso isócorico, la energía interna de un sistema disminuye en un 50 J. Cuál es el trabajo realizado? A) cero B) 50 J C) -50 J D) ninguna de las anteriores 7) En un proceso isócorico, la energía interna de un sistema disminuye en un 50 J. Qué es el intercambio de calor? A) cero B) 50 J C) -50 J D) ninguna de las anteriores 8) Una cierta cantidad de un gas monoatómico se mantiene a volumen constante y se enfría en 50 K. Esta hazaña se logra mediante la eliminación de 400 J de energía a partir del gas. Cuánto trabajo se realiza por el gas? A) cero B) 400 J C) -400 J D) ninguna de las anteriores 9) Un gas monoatómico se enfría en 50 K a volumen constante, cuando 831 J de energía se extrae de el. Cuántos moles de gas se encuentran en la muestra? A) 2.50 mol B) 1,50 mol C) 1.33 mol D) ninguna de las anteriores 10) Un sistema consta de 3,0 kg de agua a 80 C. 30 J de trabajo es realizado sobre el sistema agitando con una rueda de paletas, mientras que el 66 J de calor es eliminada. Cuál es el cambio de energía interna del sistema? A) 36 J B) - 36 J C) 96 J D) - 96 J 11) Una máquina térmica recibe 7000 J de calor y pierde 3000 J en cada ciclo. Cuál es la eficiencia? A) 57% B) 30% C) 70% D) 43% 12) Una máquina de calor tiene una eficiencia del 35,0% y recibe 150 J de calor por ciclo. Cuánto trabajo se realiza en cada ciclo? A) cero B) 52.5 J C) 97,5 J D) 150 J 13) Una máquina térmica absorbe 64 kcal de calor de cada ciclo y agota 42 kcal. Calcular el trabajo realizado en cada ciclo. A) 22 kcal B) 42 kcal C) 64 kcal D) 106 kcal