Universidad de Chile, Facultad de Cs. Físicas y MatemáticasDepartamento de Física.

Auxiliar #7 FI2004-1 Primavera-2014Profesor: Victor Fuenzalida

Auxiliares: Antonio Ibáñez, Jonatan Marín

Problema 1.- [Entropía de un sólido a baja temperatura]

A baja temperatura (T << ΘD) la capacidad téermica de un sólido a volumen constantese puede aproximar como:

Cv =12

5π4Nk(T/ΘD)3

donde ΘD es una temperatura característica, llamada temperatura de Debye, y N es elnúmero de partículas. Despreciando la dilatación térmica del sólido, calcule

1. La energía interna a baja temperatura.

2. La tercera ley de la termodinámica estipula que la entropía de un monocristal es ceroa temperatura cero. Calcule la entropía del sólido a baja temperatura

3. En el caso del diamante ΘD = 2200K. Calcule la energía y entropía de un mol dediamante a temperatura ambiente.

Problema 2.- [Enfriamiento de agua]

Un recipiente de masa despreciable contiene 1 kg de agua a 100 oC. Se la enfría hasta 0oC (manteniéndose siempre líquida) a través de los dos procedimientos siguientes: i) El aguase coloca directamente sobre una fuente térmica a 0 oC hasta que alcanza el equilibrio. ii)El agua se coloca primero en contacto con una fuente a 50 oC hasta alcanzar el equilibrio,y luego sobre la fuente a 0 oC hasta alcanzar nuevamente el equilibrio.

1. Calcule la variación de entropía del agua en cada uno de los dos casos.

2. Calcule la variación de entropía del medio (el conjunto de las fuentes) en cada uno delos dos casos.

3. Calcule la variación de entropía del universo en cada uno de los dos casos. Indique porqué uno de los procesos es más conveniente que el otro. Indicación: analice el estadofinal de las fuentes en cada caso.

FI2004-1 Termodinámica 1