7/26/2019 Ejercicios de Fsica Trmica

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EJERCICIOS PROPUESTOS DE FSICA TRMICA 2016A.

1. Una muestra de 2.00 moles de gas oxigeno se confinan en un recipiente de 5.00 L a una presin de

8.00 atm. Encuentre la energa cintica traslacional promedio de una molcula de oxigeno bajo

estas condiciones.

2. Un globo esfrico de 4 000 cm3de volumen contiene helio a una presin (interior) de 1.20X10 5Pa.

Cuantas moles de helio hay en el globo si la energa cintica promedio de cada tomo de helio es

de 3.60X10-22J?.

3. Un recipiente de 5.00 L contiene gas nitrgeno a 27.0C y 3.00 atm. a) Encuentre la energa cintica

traslacional total de las molculas de gas y b) la energa cintica promedio por molcula.

4. a) Cuantos tomos de gas helio llenan un globo de 30.0 cm de dimetro a 20.0C y 1.00 atm? b)

Cul es la energa cintica promedio de los tomos de helio? c) Cul es la rapidez media

cuadrtica de los tomos de helio?

5. Un cilindro contiene una mezcla de gases helio y argn en equilibrio a 150C. a) Cul es la energa

cintica promedio para cada tipo de molcula de gas? b) Cul es la rapidez media cuadrtica de

cada tipo de molcula?

6.

Durante la carrera de compresin de cierto motor de gasolina, la presin aumenta de 1.00 atm a20.0 atm. Si el proceso es adiabtico y la mezcla combustibleaire se comporta como un gas

diatmico ideal, a) en qu factor cambia el volumen y b) en que factor cambia la temperatura? c) Si

supone que la compresin comienza con 0.016 0 moles de gas a 27.0C, encuentre los valores de Q,

W y Eintque caracterizan el proceso.

7. Una muestra de 2.00 moles de gas diatomico ideal se expanden lenta y adiabticamente desde una

presin de 5.00 atm y un volumen de 12.0 L hasta un volumen final de 30.0 L. a) Cul es la presin

final del gas? b) Cules son las temperaturas inicial y final? c) Encuentre Q, W y Eint.

8. El aire en una nube de tormenta se expande a medida que se eleva. Si su temperatura inicial es 300

K y no se pierde energa por conduccin trmica en la expansin, cul es su temperatura cuando el

volumen inicial se duplica?

9. Durante la carrera de trabajo en un motor de cuatro tiempos, el pistn se forza hacia abajo a

medida que la mezcla de productos de combustin y aire se somete a una expansin adiabtica.

Suponga 1) que el motor gira a 2 500 ciclos/min; 2) la presin manomtrica justo antes de la

expansin es 20.0 atm; 3) los volmenes de la mezcla justo antes y despus de la expansin son

50.0 y 400 cm3, respectivamente (ver figura); 4) el intervalo de tiempo para la expansin es un

cuarto del ciclo total; y 5) la mezcla se comporta como un gas ideal con relacin de calor especifico

de 1.40. Encuentre la potencia promedio generada durante la carrera de expansin.

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10. Una muestra de 4.00 L de gas ideal diatmico, confinado en un cilindro, tiene una relacin de calor

especifico de 1.40 y se lleva a travs de un ciclo cerrado. Al inicio el gas est a 1.00 atm y a 300 K.

Primero su presin se triplica bajo volumen constante. Luego se expande adiabticamente a su

presin original. Por ltimo, el gas se comprime isobricamente a su volumen original. a) Dibuje un

diagrama PV de este ciclo. b) Determine el volumen del gas al final de la expansin adiabtica. c)

Encuentre la temperatura del gas al comienzo de la expansin adiabtica. d) Encuentre la

temperatura al final del ciclo. e) Cul fue el trabajo neto consumido en el gas para este ciclo?

R. a).

11. Un gas ideal diatmico ( = 1.40), confinado a un cilindro, se lleva a travs de un ciclo cerrado. Al

inicio est a Pi, Vi y Ti. Primero, su presin se triplica bajo volumen constante. Luego se expande

adiabticamente a su presin original y al final se comprime isobricamente a su volumen original.

a) Dibuje un diagrama PV de este ciclo. b) Determine el volumen al final de la expansin adiabtica.

Encuentre c) la temperatura del gas al inicio de la expansin adiabtica y d) la temperatura al final

del ciclo. e) Cul fue el trabajo neto consumido en el gas para este ciclo?

R. a)

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12.Cuanto trabajo se requiere para comprimir 5.00 moles de aire a 20.0C y 1.00 atm a un

dcimo del volumen original a) mediante un proceso isotrmico? b) Qu pasara si?Cunto trabajo se requiere para producir la misma compresin en un proceso adiabtico?

c) Cul es la presin final en cada uno de estos dos casos?

13.

Cierta molcula tiene f grados de libertad. Demuestre que un gas ideal que consiste de

tales molculas tiene las siguientes propiedades: 1) su energa interna total es fnRT/2, 2)

su calor especfico molar a volumen constante es fR/2, 3) su calor especfico molar a

presin constante es (f +2)R/2, y 4) su relacin de calor especfico es =CP/CV= (f+2)/f.

14.En un modelo imperfecto (ver figura) de una molcula diatmica de cloro (Cl2) en rotacin,

los dos tomos de Cl estn separados 2.00X10-10m y giran en torno a su centro de masa

con rapidez angular = 2.00X1012 rad/s. Cul es la energa cintica rotacional de una

molcula de Cl2, que tiene una masa molar de 70.0 g/mol?