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Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005 Hoja Suplementaria 1
Área de Química−Física. Universidad Pablo de Olavide
Tema 1
1*. Mezclamos 32 g de O2 con 28 g de N2 en un recipiente rígido de 6 L de capacidad a una
temperatura de 25 ºC. ¿Cuáles son las presiones parciales de O2 y N2 en dicha mezcla? Suponer
que ambos gases son ideales. (Datos: masa molar de O2=16 g/mol, masa molar de N2=14 g/mol
y R=0.08206 L atm K−1 mol−1)
2*. Dos capas de fluido newtoniano se mueven con velocidades diferentes. Su superficie de
contacto es de 1 m2 y se ejerce una fuerza viscosa entre ellas de 1 N. Si el gradiente de
velocidades (la derivada de v con respecto a x) es de 1 s−1, ¿cuánto vale la viscosidad del fluido
en Stokes?
Tema 2
3*. Un recipiente cerrado está dividido en dos partes iguales por una pared. Una de las partes
contiene 1 mol de nitrógeno y la otra mitad está vacía. La pared desaparece súbitamente y el
volumen del gas se duplica. ¿Cuánto vale el cambio de entropía del gas? (R=8.31 J K−1 mol−1)?
4*. Los perros de trineo se utilizan para desplazar 50 Kg de carga por individuo en trayectos medios
diarios de 30 Km. Se les alimenta con carne cruda que proporciona una energía (entalpía de
combustión) de ∆H=15 MJ/kg si está a 20ºC. Estos perros tienen la capacidad de comerse la carne
incluso congelada, y ello obliga a darles una ración extra de comida para obtener la energía necesaria
para calentarla hasta 20ºC. a) Teniendo en cuenta el rozamiento, calcular el trabajo realizado por perro
en un trayecto diario de 30 Km. b) Para realizar este esfuerzo, los perros necesitan una ración extra de
carne de 500g frente a un día sin actividad. ¿Cual es el rendimiento energético del perro? c) Cuando la
carne está congelada a −20ºC, ¿qué porcentaje adicional de comida se les debe proporcionar para cubrir
sus necesidades energéticas? Se asumirá que los datos termodinámicos del agua son aplicables a la
carne. Datos: Coeficiente cinético de rozamiento del trineo sobre la nieve, µ=0.1. entalpía de fusión del
agua ∆Hf= 6.00 kJ⋅mol−1, capacidades caloríficas del hielo y del agua respectivamente: 37.0 y 75.2
J⋅mol −1⋅K−1
5*. Dibujar el diagrama de fases P−T aproximado del H2O indicando el punto crítico y el punto triple.
Usando ese diagrama, fundamentar la razón por la que los glaciares se mueven, estando formados en
principio por hielo.
Tema 3
6*. Calcular la presión que una persona soporta al nivel del mar, sabiendo que esa presión equivale a la
creada por una columna de mercurio de 76 cm de alto y 1cm2 de sección. Datos: densidad del Hg=
13.600 Kg/m3.
7*. Los restos de un galeón español se encuentran a 40 metros de profundidad. Un equipo de
buceadores ha de descender a dicha profundidad en busca de vestigios arqueológicos. La capacidad
pulmonar media de un buceador profesional es de unos 5 litros. a) Calcula, en atmósferas, a qué presión
se encontrarían sometidos los buceadores a dicha profundidad. b) Supón que los buceadores respiran
aire tomado directamente de la superficie a una atmósfera de presión. ¿A qué volumen se vería reducida
su capacidad pulmonar cuando se encontrasen a 40 metros bajo el agua? (Supón que el aire se
comporta como un gas ideal). c) Para evitar precisamente esta compresión de los pulmones, los
buceadores respiran aire a la presión a la que se encuentran bajo el agua. Teniendo esto en cuenta,
calcula cuántos gramos de oxígeno respira el buceador en una inspiración de medio litro a 40 metros de
profundidad. DATOS: densidad del agua: 1000Kg/m3. 1 atm = 101325 pascales. Aceleración de la
gravedad = 10 m/s2. Fracción molar de oxígeno en aire 0,22. Peso atómico del oxígeno: 16 g/mol.
8*. El caudal sanguíneo típico de un humano es de 0.1 litros por segundo y la presión sanguínea a la
salida del corazón es de 13 kPa. La sangre es un fluido viscoso de densidad 1.06 g/cm3 y viscosidad a
37ºC de 2 cp. a) La velocidad por la que circula la sangre por la arteria aorta, sabiendo que tiene un
radio de 1.3 cm. b) Suponiendo que no existen pérdidas por viscosidad, y que la velocidad de la sangre
en los capilares del cerebro es muy pequeña (supón cero), calcula la presión con la que la sangre llega
al cerebro si éste se encuentra a 40 cm de altura por encima del corazón. c) Mejora el cálculo anterior
introduciendo el efecto de la viscosidad. Para ello supón que la sangre viaja del corazón al cerebro, en
línea recta, por una sola arteria de 1cm de radio medio. ¿Hay mucha diferencia entre la presión
calculada con efecto de la viscosidad y sin él? Ayuda: Ley de Poiseuille de los fluidos viscosos: caudal
= (π/8)*(R4/ηL)*∆p, donde R es el radio, η es la viscosidad, L la longitud del conducto y ∆p la
diferencia de presión. Recuerda que el poise (p) es la unidad de viscosidad en el sistema CGS
(centímetro−gramo−segundo) y que debes pasarla al sistema internacional.