UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

PROGRAMA DE : INGENIERA CIVILAsignatura: FSICA CALOR Y ONDAS

Semestre : Tercero

Taller : Termodinmica

Tiempo: 16 horas

Tutor : Francia Leonora SalazarSurez

Unidad: 3

(ejercicio 5)1. Un cilindro hueco de aluminio con 15cm. De profundidad tiene una capacidad de 1,5litros a 20C. Se llena completamente con trementina y se calienta, si se derraman 50mm3 de trementina, hasta qu temperatura se calentaron? Al=24X10-6C trementina = 9X10-4 C.Solucin: Vd=Vtrementina-valuminioVd= Vo*(1+trementina*?t) Vo*(1+ aluminio*?t)Vd= Vo*(1+ trementina*?t - 1+ aluminio*?t)Vd= Vo*?t (trementina - aluminio )?t = Vd/ (Vo*(trementina - aluminio ))50 mm3=0,0050 LtsTf = Vd / (Vo*(trementina - aluminio )) + ToTf = 0,0050/(1,5*(9*10-4 24*10-6) + 20Tf = 23,80o C(ejercicio 10)2. Un bloque de cobre inicialmente a 100oC se deja caer en 400g de agua en un recipiente de aluminio de 180g, si el recipiente y el agua estn inicialmente a 15oC y la temperatura final del sistema es 23,5c. a) Cul es la masa del bloque de cobre? b) Cul es el cambio total en la entropa del sistema? Ccu = 387J/Kg oC CH2O = 4186J/Kg oC CAl = 900J/Kg oC

b). Cul es el cambio total en la entropa del sistema?(ejercicio 15)3. Un tanque de 3L contiene aire a 3atm y 20C. El tanque se sella y enfra hasta que la presin es de 1atm. a) Qu temperatura tiene ahora el gas en grados Celsius? Suponga que el volumen del tanque es constante. b) Si la temperatura se mantiene en el valor determinado en el inciso a) y el gas se comprime, qu volumen tendr cuando la presin vuelva a ser de 3atm? Cunto trabajo efectu el gas en los dos procesos? Cunta energa intercambio con el medio en los dos procesos? Cul es el cambio en la energa interna del gas en cada proceso? Dibuje una grfica pV con los dos procesosSolucin:

A . . V=constante se cumple:

p/T = constante => p1 / T1 = p2 / T2

(Ley de Charles - Gay Lussac)

Entonces si T1 = 20C = 293 K

T2 = T1 p2/p1 = 293 K (1 atm / 3 atm) = 97,7 K

t2 = 97,7 - 273 = -175,3C=====================

b) A . . T=constante se cumple la ley de Boyle-Mariotte

p V = constante => p2 V2 = p3 V3

V3 = V2 (p2/p3) = 3L (1 atm / 3 atm) = 1 L============ ====================

c). Cunto trabajo efectu el gas en los dos procesos? d). Cunta energa intercambio con el medio en los dos procesos?Solucin:

Aplicamos que U = Q W.

Para un gas ideal, U depende slo de T. La Primera Ley de termodinamica

V disminuye y W es negativo.

Desde que T es constante? U = 0 y Q = W. Desde que W es negativo, Q es negativo.

Q = W, las magnitudes son el mismo.

(ejercicio 19)4. Tres moles de argn gaseoso (que se supone gas ideal) originalmente estn a presin de 1.5x104Pa y a un volumen de 0.0280m3; se calientan, primero, y se expanden a presin constante a un volumen de 0.0435m3, luego se calientan a volumen constante hasta que la presin llega a 3.5x104Pa, despus se enfran y se comprimen a presin constante hasta que otra vez el volumen es de 0.028m3, y por ltimo se enfran a volumen constante hasta que la presin se reduce a su valor original de 1.5x104Pa. a) Elabore una grfica Pv para este ciclo. b) Calcule el trabajo total efectuado por el gas (o sobre ste) durante el ciclo. c) Determine el calor neto intercambiado con el entorno. En general, el gas pierde o gana calor? Cul es la variacin de la energa interna de gas en cada proceso y en el ciclo completo?a).

Analisis: Es claro que la magnitud del trabajo realizado por el gas durante el ciclo es igual al rea encerrada por el ciclo (observar diagrama). b) Para calcular el trabajo total efectuado por el gas hacemos:

c). Para determine el calor neto intercambiado con el entorno. Hacemos:

d). Durante cada proceso de presin constante W pV = y durante el proceso de volumen constante 0. Por tanto el gas pierde calor e). Para calcular la variacin de la energa interna de gas en cada proceso y en el ciclo completo hacemos: proceso 1. U1= Q-W = -310J 1.50x104(0.0435m3 - 0.0280m3) U1 = -310J 232.5j = -542.5j

proceso 2. U2= Q-W = -310J 3.5x104Pa ( 0.0280m3-0.0435m3 )

U2 = -310J (-542.5j) = -310J +542.5J= 232.5Jproceso 3. U3= Q-W = -310J 3.5x104Pa ( 0.0280m3-0.0435m3 ) presion es constante. U3 = -310J (-542.5j) = -310J +542.5J= 232.5J

proceso 4. U4= Q-W = -310J 1.50x104( 0.0280m3-0.0280m3 ) U4 = -310JLa variacin de la energa total es:

U1 + U2 + U3 + U4 = -542.5j + 232.5J + 232.5J-310J = -387.5j (ejercicio 25)1. Un refrigerador de Carnot opera entre dos fuentes de calor a temperaturas de 320K y 270K. a) Si en cada ciclo el refrigerador recibe 415J de calor de la fuente a 270K, cuntos joules de calor cede a la fuente a 320K? b) Si el refrigerador realiza 165ciclos/min, qu alimentacin de potencia se requiere para operarlo? c) Calcule el coeficiente de rendimiento del refrigerador.Solucin:

a)

b)

c)

EMBED PBrush

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FACULTAD DE ESTUDIOS A DISTANCIA