Download cuestionario de preparación de examenes del curso de fisica ii

Profr. Jonathan Torres Barrera
1° de Noviembre de 2012
CUESTIONARIO DE PREPARACIÓN DE EXAMENES
DEL CURSO DE FISICA II
TERMODINÁMICA 2. Las leyes de la Termodinámica.
PREGUNTAS
147.- ¿A qué se le llama sistema termodinámico?
148.- ¿Cuáles son los postulados de las leyes cero, primera y segunda de la Termodinámica?
149.- ¿A qué se le llama eficiencia o rendimiento?
150.- ¿A qué se le llama máquina térmica real?
151.- ¿Cuáles son las expresiones matemáticas para determinar la eficiencia?
152.- ¿Qué valores de eficiencia tienen las máquinas térmicas reales?
153.- ¿A qué se le llama degradación de la energía?
154.- ¿A qué se le llama máquina térmica ideal?
155.- ¿Qué aportaciones realizó Sadi Carnot?
156.- ¿Qué problema influye para no poder fabricar una máquina de movimiento perpetuo?
157.- ¿A qué se le llama entropía?
158.- ¿Qué es una bomba de calor?
159.- ¿A qué se le llama Cero Absoluto?
160.- ¿Cuál es la tercera ley de la termodinámica?
161.- ¿Qué es un proceso reversible?
162.- ¿Cuál es el valor de temperatura del cero absoluto en la escala Celsius y en la Fahrenheit?
163.- En los siguientes esquemas, dibuja con flechas hacia donde fluye el calor en función de la segunda
ley de la termodinámica:
164.- ¿Qué característica tiene un proceso adiabático?
165.- ¿A qué se le llama energía?
166.- ¿Cuáles son las fuentes primarias de la energía?
167.- ¿Qué establece la primera ley de la termodinámica?
168.- ¿Cuál es la expresión matemática de la primera ley de la termodinámica?
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169.- ¿Qué significado tienen los procesos isobárico, isocórico e isotérmico?
170.- ¿Qué es el trabajo mecánico?
171.- ¿Cómo funciona el refrigerador y cómo es su eficiencia?
172.- ¿Cuáles fueron las primeras máquinas de vapor y para qué se empleaban?
173.- ¿Qué aportaciones realizó James Watt a las máquinas de vapor?
174.- ¿Cuál fue la primera máquina alterna?
175.- ¿Qué es una máquina de combustión interna?
176.- ¿Cuáles son los 4 pasos de una máquina de combustión interna?
177.- ¿En qué consiste el ciclo Otto y dónde se emplea?
178.- ¿Cuáles son las máquinas de combustión externa?
179.- ¿Qué características tiene la máquina diesel, y dónde se emplea?
180.- ¿Qué es una turbina de gas y dónde se emplea?
181.- Dibuja la generación de electricidad de una planta termoeléctrica, indicando las transformaciones
de energía.
Ejemplo: Encuentra el cambio de energía interna de un gas que se expande de forma adiabática y que
realiza un trabajo de 50 J.
Como el calor es cero podemos utilizar
En este caso el trabajo lo realiza el sistema a expensas de su energía.
Siempre que un gas se expande realiza trabajo.
U 
U = - 50 J
Ejemplo: Encuentra el cambio en la energía interna de un sistema si absorbe un calor de 50 J y realiza un
trabajo de 80 J
Aplicando la primera ley de la termodinámica
U = Q + W
U = 50 J – 80 J = - 30 J
Ejemplo: Encuentra el trabajo que efectúa un sistema que absorbe 700 J de calor, si su cambio en la
energía interna es de -200 J
Aplicando la primera ley de la termodinámica
U = Q + W
W=U - Q - 200 J - 700 J = - 900 J
El sistema realiza un trabajo de 900 J
Ejemplo: Encuentra el cambio en la energía interna de un gas que se comprime de forma isotérmica.
¿Cuál es el trabajo realizado, si el gas desprende 560 J de calor?
Como el proceso es isotérmico, el cambio en la energía
interna del gas es cero
Aplicando la primera ley de la termodinámica
U = 0
U = Q + W
W=U - Q
W = 0 - (- 560 J) = 560 J
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Nota que el calor es negativo porque va del sistema a los alrededores, y el trabajo es positivo porque es
gas es comprimido.
Ejemplo: Un gas se expande de forma adiabática, realizando un trabajo de 860 J ¿cuál es el calor
involucrado? ¿cuál es el cambio en la energía interna del gas?
Como el proceso es adiabático, el calor es cero
Aplicando la primera ley de la termodinámica
Q=0
U = Q + W
U = 0 + (- 860 J) = - 860 J
La energía interna disminuye porque el gas realiza el trabajo a expensas de su propia energía.
PROBLEMAS A RESOLVER:
182.- Encuentra el cambio en la energía interna de un sistema si absorbe un calor de 50 J y realiza un
trabajo de 80 J
183.- Encuentra el trabajo que efectúa un sistema que absorbe 700 J de calor, si su cambio en la energía
interna es de -200 J
184.- Una máquina térmica absorbe 200 J de calor de una fuente caliente, realiza un trabajo y cede 160 J
a la fuente fría. ¿Cuál es su rendimiento?
185.- Si se agregan 400 kcal a un gas que se expande y realiza 800 kJ de trabajo. ¿Cuál es la variación de
la energía interna del gas?
186.- Una máquina térmica funciona entre dos fuentes a temperaturas de 20 °C y 300 °C. ¿Cuál es la
máxima eficiencia posible de esta máquina?
187.- Para una máquina térmica del 35 % de rendimiento, ¿cuánto trabajo realiza en un ciclo, si extrae
150 J de calor de la fuente caliente?
188.- Una máquina térmica con rendimiento del 32 %. ¿Cuánto calor requiere por ciclo, si realiza 200 J
de trabajo?
189.- Una máquina térmica con eficiencia del 25 %, funciona entre dos fuentes, una temperatura es de
350 °C. ¿Cuál es la temperatura de la fuente fría?
190.- La eficiencia de una máquina de Carnot es del 22 %. La máquina absorbe 2500 J de calor por cada
ciclo, desde una fuente caliente a 460 K. Determina el trabajo hecho en cada ciclo, y la temperatura de
la fuente fría.
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191.- Un cubo de hielo de 500 g se encuentra a 0 °C. ¿Qué cantidad de calor se requiere para convertir el
hielo a su fase liquida a 25 °C?
192.- Una muestra de 80 g de vapor de mercurio a 357 °C, se desea enfriar hasta que se encuentre en su
fase liquida a 20 °C. ¿Qué cantidad de calor se requiere eliminar para lograrlo?
193.- Se tienen 1.5 kg de alcohol congelado a -114°C, si deseamos convertirlo a alcohol líquido a 40 °C.
¿Cuánto calor se requiere?
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