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• Constance Lowery

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UNIVERSIDAD DE NARIÑO INGENIERIA DE SISTEMAS FISICA II TALLER 2 TEMPERATURA, DILATACION Y LEY DE GASES 1. Convertir las siguientes temperaturas a grados Celsius. a)0K b)250K c)273K d)325K. 2. Cuando cae un rayo, puede calentar el aire a más de 30000K, es cinco veces la temperatura de la superficie del sol. Exprese esta temperatura en las escalas Fahrenheit y Celsius. 3. Un atleta tiene una gran capacidad pulmonar de 7.0 litros. Suponiendo que el aire es un gas ideal, ¿cuántas moléculas de aire hay en los pulmones del atleta, si su temperatura es de 370C y esta a la presión atmosférica normal?. 4. En un día caluroso (920F) un globo lleno de aire ocupa un volumen de 0.20m3 y la presión en su interior es de 20.0 lb/in2. Si el globo se enfría a 320F en un refrigerador y su presión se reduce a 14,70 lb/in2, ¿qué volumen ocupará?. 5. Una viga de acero de 10m de longitud se instala en una estructura a 200C. ¿Cómo cambia esa longitud en los extremos de temperatura de -300C y 450C?. 6. Un tramo de tubo de cobre empleado en plomería tiene 60cm de longitud y un diámetro interior de 1.50cm a 200C. Si el agua caliente a 850C fluye por el tubo, ¿Cómo cambiaran a)su longitud y b) su area transversal? ¿Esto último afecta la tasa de flujo? 7. Una placa de acero circular de 15cm de radio se enfría de 350 a 200C. ¿En qué porcentaje disminuye el área de la placa? 8. Un bloque de cobre tiene una cavidad esférica interna de 10cm de diámetro. El bloque se calienta en un horno desde 200C hasta 5000K. a)la cavidad se hace mayor o menor? b)¿cómo cambia el volumen de la cavidad?. 9. Una varilla de latón tiene una sección transversal circular de 5.0 cm de radio. La varilla entra en un agujero circular de una lámina de cobre con un margen de o.010mm en todo su contorno, cuando ambas piezas están a 200C. a)¿A que temperatura será cero el margen? B) ¿Sería posible este ajuste apretado si la lamina fuera de latón y la varilla fuera de cobre? 10. Cuando se expone a la luz solar, un agujero en una hoja de cobre expande su diámetro en 0.153% en comparación con su diámetro a 680F. ¿Cuál es la temperatura de la hoja de cobre al sol.

CALORIMETRIA Y TRANSFERENCIA DE CALOR 11. Cuantos Joules de calor deben añadirse a 5.0Kg de agua a 200c para llevarla a su punto de ebullición. 12. Cantidades iguales de calor se añaden a un bloque de aluminio y a un bloque de cobre con masas diferentes, para alcanzar el mismo incremento de temperatura. A) la masa del bloque de aluminio es mayor, igual o menor que la masa del bloque de cobre. B) si la masa del bloque de cobre es 3Kg cuál será la masa del bloque de aluminio. 13. Una cuchara de aluminio a 1000C se coloca en un vaso de icopor que contiene 0.2Kg de agua a 200C. Si la temperatura final de equilibrio es de 300C y no se pierde calor al vaso mismo ni al entorno. ¿Qué masa tiene la cuchara de aluminio? 14. Unas esferas de plomo cuya masa total es de 0,60Kg se calientan a 1000C y luego se colocan en un envase de aluminio bien aislado cuya masa es de 0.20Kg, que contiene 0.50Kg de agua inicialmente a 17.30C, ¿cuál será la temperatura de equilibrio de la mezcla? 15. Cuanto calor se requiere para evaporar 0.50Kg de agua que inicialmente está a 1000C. 16. Primero calcule el calor que necesita eliminarse para convertir 1.0Kg de vapor a 1000C en agua a 400C y luego calcule el calor que debe eliminarse para reducir la temperatura del agua de 100 a 400C. compare los dos resultados. 17. Si 0.050Kg de hielo a 00C se agregan a 0.300Kg de agua a 250C en un vaso de calorímetro de aluminio de 0.100Kg. ¿Qué temperatura final tendrá el agua? 18. Un volumen de 0.50L de agua a 160C se coloca en una bandeja de aluminio para cubitos de hielo, cuya masa es 0.250Kg y que esta a esa misma temperatura. ¿Cuanta energía tendrá que quitar un refrigerador al sistema para convertir el agua en hielo a 80C? 19. El vidrio de una ventana mide 2.00m por 1.50m y tiene 4mm de espesor. ¿Cuánto calor fluye a través del vidrio en una hora, si hay una diferencia de temperatura de 20C entre las superficies interior y exterior? 20. Suponga que su piel tiene una emisividad de 0.70, una temperatura normal de 340C y un área total expuesta de 0.25m2. ¿Cuánta energía térmica pierde cada segundo debido a la radiación, si la temperatura exterior es de 220C?

c. Calcular el valor de las variables P, V y T en el punto D. d. Calcular el valor del trabajo que realiza el gas cuando va desde D hasta A. e. Calcular el valor del trabajo neto que realiza el gas cuando recorre todo el ciclo.

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA Y PROCESOS TERMODINAMICOS 21. Un cm3 de agua se transforma en 1.671cm3 de vapor cuando hierve a la presión atmosférica 1x105 N/m2. ¿Cuál es el incremento de la energía interna? 22. En una máquina de vapor la temperatura llega a ella a 1000C y se devuelve al ambiente a 270C. ¿Cuál será el rendimiento de esta máquina? 23. Un gas cuyo volumen inicial es 2m3 se expande, a presión constante de 20N/m2, hasta ocupar un volumen de 6m3. ¿Cuál es el trabajo que realiza el gas? 24. Un gas perfecto se somete a las transformaciones representadas en la figura

25. El siguiente diagrama representa el ciclo que experimenta un gas. La energía interna en A se tomará UA=0. P(N/m2) B

C

6

3

A

P (N/m2) 2 B (400 0K)

C (8000K)

30 A (2000K)

D V

3

(m ) 2 a. Calcular el valor de las variables P, V y T en el punto B. b. Calcular el valor de las variables P, V y T en el punto C.

4

V(m3)

a. Se suministran al gas, durante el proceso AB, 40 julios de calor. ¿Cuál es la energía interna del gas en B? b. De B a C se suministran 60julios de calor al gas. ¿Cuál es el trabajo que realiza el gas durante el proceso CA? c. ¿Cuál es el calor suministrado al gas durante el proceso CA? d. ¿Cuál es el trabajo neto que realiza el gas en todo el ciclo? e. ¿Cuál es el rendimiento térmico de todo el ciclo?