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• JanethHdez

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Sustancias puras, procesos de cambio de fase, diagramas de propiedades. 1. Un tanque de propano está lleno de una mezcla de propano líquido y vapor. ¿Se puede considerar que el contenido de este tanque sea una sustancia pura? Explique por qué. Sí, ya que la composición química dentro del tanque seguiría siendo la misma. 2. ¿Cuál es la diferencia entre líquido saturado y líquido comprimido? El líquido saturado es aquel que está a punto de vaporizarse. De lo contrario sería un líquido comprimido. 3. ¿Cuál es la diferencia entre vapor saturado y vapor sobrecalentado? Un vapor saturado es aquel que está apunto de condensarse. De lo contrario es un vapor sobrecalentado. 4. ¿Hay diferencia entre propiedades intensivas del vapor saturado a determinada temperatura, y del vapor que forma parte de un vapor húmedo a la misma temperatura? No. 5. Si aumenta la presión de una sustancia durante un proceso de ebullición ¿aumentará también la temperatura, o permanecerá constante? ¿Por qué? La temperatura también aumentará ya que la temperatura de ebullición o la saturación de una sustancia pura dependen de la presión. 6. ¿Por qué la temperatura y la presión son propiedades independientes en la región de saturación? Porque no pueden variar mientras una de estas propiedades se mantenga constante. De esta manera cuando uno cambia, también lo hace el otro. 7. ¿Cuál es la diferencia entre punto crítico y punto triple? El punto crítico del estado líquido saturado y vapor saturado son idénticos. En el punto triple las tres fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. 8. ¿Es posible tener vapor de agua a -10°C? Sí, es posible. 9. Una señor a cocina carne para su familia, en una cacerola a) destapada b) tapada con tapa ligera y c) tapada con tapa pesada. ¿En cuál caso será más corto el tiempo de cocinado? ¿Por qué? En el caso c) cuando la señora tapa la cacerola con una tapa pesada. Mientras más pesada sea la tapa, mayor será la presión en la olla y por lo tanto mayor será la temperatura de cocido. 10. ¿En qué difiere el proceso de ebullición a presiones supercríticas del proceso de ebullición a presiones subcríticas? A presiones supercríticas, no hay un proceso de cambio de fase distinta. El líquido es uniforme y se expande gradualmente en un vapor. A presiones subcríticas, siempre hay una superficie distinta entre las fases. Tablas de propiedades 11. Una olla con tapa que ajusta perfectamente, se pega con frecuencia después de cocinar, y es muy difícil destaparla cuando la olla se enfría. Explique por qué sucede eso, y qué haría para quitar la tapa.

Una olla de ajuste perfecto y su tapa se pegan a menudo después de la cocción, como resultado del vacío creado en el interior como la temperatura y por lo tanto disminuye la presión de saturación correspondiente dentro de la olla. Una manera fácil de quitar la tapa es para calentar la comida. Cuando la temperatura se eleva hasta el nivel de ebullición, la presión sube de valor atmosférico y por lo tanto la tapa vendrá de inmediato. 12. Se sabe bien que el aire caliente en un ambiente frío sube. Ahora imagine una mezcla caliente de aire y gasolina, en la parte superior de un recipiente con gasolina ¿cree usted que esta mezcla suba en un ambiente frío? La masa molar de la gasolina (C8H18) es de 114 kg / kmol, que es mucho mayor que la masa molar del aire que es de 29 kg / kmol. Por lo tanto, el vapor de la gasolina se establecerá en vez de subir aunque sea a una temperatura mucho más alta que el aire circundante. Como resultado, la mezcla de aire caliente y de la gasolina en la parte superior de una gasolina libre más probable es que se establecen en vez de aumentar en un ambiente más fresco, 13. William Cullen fabricó hielo en Escocia, en 1775 evacuando el aire en un tanque de agua. Explique cómo funciona ese proceso, y cómo se podría hacer más eficiente. El hielo puede ser hecho por la evacuación del aire en un tanque de agua. Durante la evacuación, el vapor es expulsado, y por lo tanto la presión de vapor en el tanque cae, provocando una diferencia entre las presiones de vapor en la superficie del agua y en el tanque. Esta diferencia de presión es la fuerza impulsora de vaporización, y las fuerzas que el líquido se evapore. Sin embargo, el líquido debe absorber el calor de vaporización antes de que se vaporizan y se absorbe en el líquido y el aire en el barrio, causando que la temperatura en el tanque para soltar. El proceso continúa hasta que el agua comienza a congelarse. El proceso puede ser más eficiente mediante el aislamiento del tanque y para que todo el calor de vaporización que proviene esencialmente de las aguas 14. ¿Debe ser igual la cantidad de calor absorbido cuando hierve 1kg de agua saturada a 100°c a la cantidad de calor desprendido cuando se condensa 1kg de vapor saturado a 100°c? Sí. De lo contrario puede crear energía alternativa por vaporización y condensación de una sustancia. 15. ¿Tiene algún efecto el punto de referencia seleccionado para una sustancia, sobre un análisis termodinámico? ¿Por qué? No. Porque en el análisis termodinámico se ocupan de los cambios en las propiedades. Y los cambios son independientes al estado de referencia seleccionado. 16. ¿Cuál es el significado físico de hfg? ¿Es posible obtenerlo a partir de hf y hg? ¿Cómo? El término hfg representa la cantidad de energía necesaria para evaporar una masa unitaria de líquido saturado a una temperatura o presión especifica. Se puede determinar a partir de: hfg =hg–hf 17. ¿Es cierto que se necesita más energía para evaporar 1kg de agua líquida saturada a 100°c que a 120°c? Sí. Cuanto mayor sea la temperatura menor es el valor hfg 18. ¿Qué es la calidad? ¿Tiene algún significado en la región de vapor sobrecalentado?

La calidad es la fracción de masa del vapor en una mezcla saturada liquido–vapor. No tiene ningún significado en la región de vapor sobrecalentado. 19. ¿Qué proceso requiere más energía: evaporar por completo 1kg de agua líquida saturada a 1 atm de presión o evaporar por completo 1kg de agua líquida saturada a 8 atm de presión? Evaporar completamente 1 kg de líquido saturado a 1atm de presión ya que a mayor presión, es menor el hfg 20. ¿Cambia hrg con la presión? ¿Cómo cambia? Sí. Disminuye con el aumento de la presión y se convierte en cero a presión crítica 21. ¿Se puede expresar la calidad de vapor como la relación del volumen ocupado por la fase vapor entre el volumen total? Explique por qué. No. La calidad es una relación de masa y no es idéntica a la proporción de volumen. 22. En ausencia de tablas de líquido comprimido, ¿cómo se determina el volumen específico de un líquido comprimido a determinadas condiciones de P y T? El líquido comprimido se puede aproximar como un líquido saturado a cierta temperatura dada. Gas ideal 23. El propano y el etano se usan con frecuencia para calefacción en invierno, y las fugas de combustibles, aun durante periodos cortos, son un peligro de incendio para los hogares. ¿Cuál fuga de gas cree usted que produce mayores riesgos de incendio? Explique por qué. Propano (masa molar = 44,1 kg / kmol) representa un peligro de incendio que el metano (masa molar = 16 kg / kmol), ya que el propano es más pesado que el aire (masa molar = 29 kg / kmol), y se establecen cerca de la planta. El metano, por otra parte, es más ligero que el aire y por lo tanto, se levantará y se filtran. 24. ¿Bajo qué condiciones es adecuada la suposición del gas ideal para los gases reales? Un gas puede ser tratado como un gas ideal cuando se encuentra a una temperatura alta 25. ¿Cuál es la diferencia entre R y Ru? ¿Cómo se relacionan las dos? Ru es una constante universal para todos los gases mientras que R es la constante de los gases específicos que es diferente para los diferentes gases. Estos términos son relacionados por: R = Ru/ M, donde M es la masa molar del gas 26. ¿Cuál es la diferencia entre masa y masa molar? ¿Cómo se relacionan? Masa m es simplemente la cantidad de materia, masa molar M es la masa de un mol en gramos o la masa de un kmol en kilogramos. Estos dos términos son relacionados por: m = NM, donde N es el número de moles Factor de comprensibilidad 27. ¿Cuál es el significado físico del factor de compresibilidad z? Representan la desviación del comportamiento de los gases ideales. Cuanto más lejos se encuentra de 1 el gas se desvía del comportamiento con los gases ideales. 28. ¿Cuál es el principio de los estados correspondientes? Todos los gases tienen el mismo factor de compresibilidad Z a la misma temperatura y presión reducidas 29. ¿Cómo se definen presión reducida y temperatura reducida?

La presión reducida es la presión normalizada con respecto a la presión crítica. Y la temperatura reducida es la temperatura normalizada con respecto a la temperatura crítica. Otras ecuaciones de estado. 30. ¿Cuál es el significado físico de las dos constantes que aparecen en la ecuación de estado de Van der Waals? ¿Con qué se determinan? La constante a representa el aumento de la presión como resultado de las fuerzas intermoleculares; la constante b representa el volumen ocupado por las moléculas. Estas son determinadas por los requerimientos de la isoterma criticado un punto de inflexión a un punto crítico. Formas de energía 31. Una piedra cae de un acantilado al mar, y termina por descansar en el fondo. A partir de la energía potencia de la piedra, identifique las transferencias y transformaciones de la energía que se producen durante este proceso. La roca posee energía potencial en relación con el fondo del mar. A medida que la caída de rocas, esta energía potencial se convierte en energía cinética. Parte de esta energía cinética se transforma en energía térmica como resultado del calentamiento por fricción debido a la resistencia del aire, que se transfiere aliare y la roca. 32. El gas natural, formado principalmente por metano CH4, es un combustible y una de las principales fuentes de energía. ¿Se puede decir lo mismo del hidrógeno gaseoso H2? El hidrógeno es también un combustible, ya que puede ser quemado, El hidrógeno puede obtenerse a partir de agua mediante el uso de otra fuente de energía, como la energía solar o nuclear, y luego el hidrógeno obtenido puede utilizarse como combustible para alimentar automóviles o generadores. Por lo tanto, es un portador de energía que una fuente de energía. 33. ¿Cuál es la diferencia entre las formas macroscópica y microscópica de la energía? Las formas macroscópicas de la energía son los que posee un sistema en su conjunto con respecto algún marco de referencia exterior. Las formas microscópicas de energía, por el contrario, son los relacionados con la estructura molecular de un sistema y el grado de la actividad molecular, y son independientes del exterior. 34. ¿Qué es energía total? Nombre las distintas formas de energía que constituyen la energía total. La suma de todas las formas de la energía posee un sistema que se llama la energía total. A falta defectos de la tensión magnética, eléctrica y de la superficie, la energía total de un sistema se compone dela energía cinética, energías potenciales, e internos. 35. ¿Cómo se relacionan entre sí calor, energía interne y energía térmica? La energía térmica es la forma sensible y latente de la energía interna, y que se conoce como calor en el diario vida. 36. ¿Qué es la mecánica? ¿En qué difiere de la energía térmica? ¿Cuáles son las formas de energía mecánica en un flujo de fluido? A energía mecánica es la forma de energía que se puede convertir en trabajo mecánico completo directamente por un dispositivo mecánico, tales como una hélice. Se diferencia de la energía térmica en térmica que energía no puede ser convertida en trabajo directamente y por completo

Transferencia de energía mediante calor y trabajo 37. ¿En qué formas puede la energía cruzar las fronteras de un sistema cerrado?

38. ¿Cuándo es el calor la energía que cruza las fronteras de un sistema cerrado, y cuándo es trabajo?

39. ¿Qué es un proceso adiabático? ¿Qué es un sistema adiabático?

40. ¿Qué son funciones de punto y trayectoria? Describa algunos ejemplos.

41. ¿En qué consiste la teoría del calórico? ¿Cuándo por qué fue abandonada?

42. Un automóvil va a una velocidad constante por un camino. Determine la dirección de las interacciones de calor y trabajo, suponiendo que el sistema es el siguiente: a) el radiador de automóvil, b) el motor, c) las ruedas, d) el camino y e) el aire de los alrededores.

43. Puede cambiarse la longitud de un resorte a) aplicando una fuerza o b) cambiando su temperatura (por dilatación térmica). ¿Qué tipo de interacción energética entre el sistema (el resorte) y sus alrededores se requiere para cambiar su longitud en esas dos formas?

44. Un refrigerador eléctrico está en un recinto. Determine la dirección de las interacciones de trabajo y calor (entra o sale energía) cuando se considera que el sistema es el siguiente: a) el contenido del refrigerador, b) todas las partes del refrigerador, incluyendo el contenido, y c) todo lo que está adentro del recinto, durante un día invernal.

45. Se examinará una computadora personal desde el punto de vista termodinámico. Determine la dirección de las transferencias de trabajo y calor (entra o sale energía) cuando se considera que el sistema es: a) el teclado, b) la pantalla, c) la unidad procesadora y d) todo lo anterior.}

Formas mecánicas de trabajo. 46. Un coche acelera del reposo hasta 85 km/h en 10 s. ¿Sería diferente la cantidad de energía transferida al vehículo si acelera en 5s hasta la misma velocidad?