Termofisica
Clasificado en Física
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Un gas ideal ocupa un volumen de 100 cm3 a 20°C y a una presión de 100 PA. Determine el numero de moles de gas en el recipiente.
1pa*1m3=1joule
PV=nRT
100PA*10*10-7m3=n
8,31*293
n=4,11*10-6
CALCULAR EL VOLUMEN QUE OCUPA UN MOL DE GAS EN CONDICIONES NORMALES
PV=NRT
1atm]*V=1MOL*0,082*273
V=22,4 lt
En un estanque que contiene un movil se introduce helio puro. El volumen la presion y la tempertatura inicial del gas son 15 lt,200kpa y 27°c.Si el volumen se reduce a 12 lt y la presion aumente a 350kpa. Encontrar la Tf del gas.
P1V1=P2V2 1atm--101,325Pa
T1 T2
1,97atm*15=3,45*12
300k T2
T2=420K
La llanta de una bicicleta se llena con aire a una presion manometrica de 550kpa y 20°c.Cual es la presion manometrica de la llanta despues de un paseo en un dia caluroso cuando T° del aire de la llanta e de 40°c
p1/t1=p2/t2 5,42/2,93=p2/313
p2=5,78 atm p2=586 Pa
7.5 LITROS DE OXIGENO SE COMPRIMEN ADIABATICAMENTE HASTA QUE SU VOLUMEN SE REDUJO A 1 LT AL FINAL DE LA COMPRESION SE ESTABLECIO LAPRESION EN 1.6*10^6 A QUE PRESION ESTABA EL GAS ANTES DE COMPRIMIR
P1V1 = P2V2
P1= P2V2 /V1
P1=1.6*106*1^1.4/7.51.4 = 95287.122 Pa
Un motor de carnot cuyo foco caliente esta a 400 K toma 100 cal a esta temperatura en cada ciclo
y cede 80 calorías al foco frió.¿cual es la temperatura de este ultimo?
(Q2-Q1)/Q2 = (T2-T1)/T2
100-80/100 = 400-T1/400
0.2*400 =400 - T1
T1= 320 K
Un motor de Carnot funciona entre dos focos calorífica a .las temperaturas de 400 K y 300 K.
Si en cada ciclo el motor recibe 1200 cal del foco caliente.¿cuantas calorías por ciclo cede
al foco frió?
Q1/Q2 = T1/T2
Q2= 900 cal
En un recipiente cerrado hay 20 gr de N2 y 32 gr de O2. Hallar la variación que experimentara la energía interna de esta mezcla de gases al enfriarla 28°C.
U : n Cv* T
1.71*5*28*4.186
=1002.1284
WAB =0 ›U = Q =600J
LA VARIACION DE ENERGIA INTERNA
W =BD =P(V2-V1)=8*10^4(5*10^3-2*10^-3 =240J
›U* ABD =QABD-WABD =800-240 =560J
EL CALOR TOTAL QUE DEBERIA SUMINIST. SI PARA IR DEL ESTADO INICIAL AL ESTADO FINAL
›U ACD =560
WAC =3*10^4(5*10^-3-2*10^-3
WAC =90J
QACD =›UACD + WACD =650J
*UN GAS SE ENCUENTRA EN UN CILINDRO DE ACERO A 20C Y 5 ATM DE PRESION
a¿ SI EL CILINDRO ESTA RODEADO DE H2O HIRVIENDO Y SE DEJA QUE ALCANCE EL EQUILILIBRIO .TERMICO. CUAL ES P DEL GAS
P1V1/T1= P2V2/T2 =P2=6.36ATM
B¿SI SE DEJA ESCAPAR GAS HASTA QUE P SEA DE NUEVO 5 ATM QUE FRACCION EN PESO AL GAS ORIGINAL HABRA ESCAPADO
V1= n R T/P1= X/6.36
V2= n R T/P2 =
V1/V2 =78.6%
*UN SIST. GASEOSO INICIALMENTE UN V= 2L A P=3*10^5 DINA/CM^2 SE LLEVA ...EL VOLUMEN HASTA UNA P=8*10^5 DINA/CM ^ 2 SUMINISTRANDOLE 600J DE CALOR EN SEGUIDA SE LLEVA A P=CTE HASTA UN UN V=5L SUM. 200J DE CALOR.
a. ›V EN EL PRIMER PROCESO
W ab =0›V = Q =600J
b. ›V EN TODA LA TRANS.
W bd =P(V2-V1)=8*10^4(5*10^-3-2*10^-3)
W bd =240J
›V abd = Q abd = Q abd - Wa bd = 800-240 =560J
c.EL CALOR TOTAL QUE DEBERIA SUMINISTRAR PARA IR DE ENER. INICIAL A ENER. FINAL PRIMERO SE HICIERA A P =CTE Y LUEGO A V =CTE
›Vacd =560J
Wac =3*10^4(5*10^-3-2·10^-3)
Wa c =90J
Qacd =› Vacd + Wacd =560+90
Qacd =650J
8.| b------d
| | |
|
3.| a----- c
--------------
2.. 5..
2..=2*10^-3
5..=5*10\
3..=3*10\4
8..=8*10\4
:PARA AUMENTAR AL DOBLE EL CALOR RADIADO POR UN CUERPO ES NECESARIO AUMENTAR SU TEMPERATURA ABSOLUTA EN UN
:d) 18.9%
:=5.67*10^-8
:H=*e*A*T^4
:2H=idem anterior
:T1=65
:T2=77.3
:T2=^4§(2H/eA)
:65»100
:77.3»x x=18.9%
:LA HUMEDAD RELATIVA DE CIERTO AIRE ES DE 37.2% SI SE SABE QUE EL PTO DE ROCIO DE ESTE AIRE ES 5C DONDE LA PRESION DE VAPOR DEL H2O ES DE 6.51MMHG ENTONCES LA PRESION DE VAPOR DEL AGUA A LA T EN QUE SE ENCUENTRA EL AIRE
:b)17.5mmhg
:Hrelat=Presion parcial*100/p de vapor
:37.2=6.51*100/presion del vapor
:p=651/37.2=17.5mmhg
SE CALIENTA UN GAS MONOATOMICO CONTENIDO EN UN RECIPIENTE METALICO CERRADO QUE INICIALMENTE ESTABA A 27C HASTA QUE SU PRESION AUMNETE EN UN 45% ENTONCES T final es
:e)162C
:p1/p2=t1/t2
:1p/1.45p=300/t2 t2=435k=161.8
1 KG DE AIRE QUE SE ENCUENTRA A LA TEMPERATURA DE 20C Y A LA PRESION DE 2.5ATM SE EXPANDE ADIABATICAMENT Y AL OCURRIR ESTO SU PRESION BAJA HASTA 1ATM. ENTONCES LA RAZON V2/V1 ES
:B)1.92 …=1.4
:m=1000gr T=293K P1=2.5atm P2=1atm p1*v1^…=p2*v2^…
:2.5*v1^…=1*v2^2
:v2/v1=^1.4§(2.5/1)=1.92
:EN EL PROBLEMA ANTERIOR LA TMEPERATURA FINAL DEL SISTEMA SERA
:D)-47c
:T1*P1^(1-…/…)=T2*P2^(1-…/…)
:2.93K*2.5^(1-1.4/1.4)=T2*1^(1-1.4/1.4)
:T2=225.5K=-47C
EN EL PROBLEMA 2 EL TRABAJO REALIZADO POR EL GAS AL EXPANDIRSE SERA
:e)ninguna
:D=M/v v=1000gr/81.2929*10^-3gr/cm3)
:v1=773455.02cm3
:v1=773.42
:p1*v1^…=p2*v2^…
:2.5*773.4^1.4=1*v2^1.4
:27650=v2^1.4 v2=^1.4§(27650)=1488.15
:w=p2*v2-p1*v1/1-…=1*1488.15-2.5*773.4/(1-1.4) W=112743.8J
: :EN EL PROBLEMA 2 LA VARIACION DE ENERGIA INTERNA EXPERIMENTADA SERA
:e)ninguna
:W=-112743.8J
:EL PUNTO DE ROCIO ES LA TEMPERATURA EN QUE
C)el vapor de agua contenido en el aire se convierte en vapor saturado
UN GAS DIATOMICO SE EXPANDE A PRESION CTE SUMINISTRANDOLE 350CAL ENTONCES EL TRABAJO REALIZADO POR EL GAS ES
:a) 42.7kgm
1 MOL DE GAS DIATOMICO ESTA SOMETIDO A LA PRESION DE 3ATM A LA T DE 27C DESPUES DE CALENTARLO A PRESION CTE ESTE GAS OCUPA UN VLUMEN DE 30LT ENTONCES
:LA CANTIDAD DE CALOR QUE RECIBIO EL GAS ES
:e)ninguna Q=23324.3(J)
:la variacion de la energia interna del gas es aprox
:c)3980cal
:eEL TRABAJO REALIZADO POR EL GAS ES APROX
:RESP 1579.4cal
:1 MOL DE OXIGENO SE ENCUENTRA INICIALMENTE A 1 ATM Y A LA T DE 0C SE COMPRIME PRIMERO ISOTERMICAMENTE HASTA UN TERCIO DE SU VOLUMEN Y ENSEGUIDA SE DEJA EXPANDIR ADIABATICAMENTE HASTA RECOBRA SU PRESION INICIAL
:EL TRABAJO REALIZADO EN LA COMPRESION ES
:b)-600cal
: :EL INTERCAMBIO DE COLOR EN LA COMPRESION ES APROX
:RESP -600CAL
:EL TRABAJO REALIZADO EN LA EXPANSION ES APROX
:RESP 364.9CAL
:LA VARIACION DE LA ENERGIA INTERNA EN LA EXPANSION ES APROX
:RESP „U=-364.9
*UN MOL DE GAS
Pi=2 ATM
Vi=0.3 L
›V=91 J
en su estado final
Pf=1.5atm
Vf=0.8 l
›V=182 J
Para los tres caminos calcule
|
2| i------B
| | |
|
| | |
1.5| A-------F
-------------
0.3 0.8
W IAF=1.5(0.8-0.3) W=PAV
=0.75 atm l=76.3 J
WIBF=2(0.8-0.3)=1 atm l=101.8 J
WIF=›1+›2=0.875=89.07 J
1 atm l24.32 cal
- calor neto transferido
›v=q-w
Qibf=›v+ w
(vf-vi)+101.8
91+101.8=192.8
Qia f =91+76.35=197.35
Qif =91+89.07=180.07
UNA MASA DE AIRE DE 1000GR QUE SE ENCUENTRAN A UNA T DE 30C Y A LA PRESION DE 1.5AT SE EXPANDE ADIABATICAMENTE BAJANDO DE PRESION HASTA 1ATM ENTONCES LA T FINAL DEL SIST SERA
:c)-3C
:t1*p1^(1-…/…)=t2*p2^(1-…/…)
:303*1.5^(1-1.4/1.4)=t2*1^(1-1.4/1.4)
:T=-3C
EN EL PROBLEMA ANTERIOR LA VARIACION DE ENERGIA INTERNA EXPERIMENTADA DURANTE EL SIST SERA
:e)ninguna
:d=m/v=1.2929*10^-3gr/cm3
:v=m/d=1000/1.2929*10^-3=773455.02cm3=773.4lt=v1
:p1*v1^…=p2*v2^…
:1.5*773.4^1.4=v2^1.4
:v2=1033.1lts
:w==p2*v2-p1*v1/1-…=1*1033.1-1.5*773.4/1-1.4=317.2atm*lt=32144.2J=7677cal
:„U=-7677cal
EN EL ESTUDIO DE LA COMPRESION ISOTERMICA DE UN GAS IDEAL SE HACEN PRIMERO MEDICIONES A 27c Y ENSEGUIDA 42c EN ESTE ULTIMA MEDICION SE ENCONTRO QUE EL PRODUCTO AUMENTA EN UN
:c)5%
:t1=300k
:t2=315k
:300»100
:315»x x=105-100=5%
AL CALENTAR OXIGENO A PRESION CTE ENTRA 273C Y 373C SE REALIZA UN TRABAJO DE 20j ESTO SIGNIFICA QUE LA MASA DE OXIGENO ES DE
:a)0.77g
1pa*1m3=1joule
PV=nRT
100PA*10*10-7m3=n
8,31*293
n=4,11*10-6
CALCULAR EL VOLUMEN QUE OCUPA UN MOL DE GAS EN CONDICIONES NORMALES
PV=NRT
1atm]*V=1MOL*0,082*273
V=22,4 lt
En un estanque que contiene un movil se introduce helio puro. El volumen la presion y la tempertatura inicial del gas son 15 lt,200kpa y 27°c.Si el volumen se reduce a 12 lt y la presion aumente a 350kpa. Encontrar la Tf del gas.
P1V1=P2V2 1atm--101,325Pa
T1 T2
1,97atm*15=3,45*12
300k T2
T2=420K
La llanta de una bicicleta se llena con aire a una presion manometrica de 550kpa y 20°c.Cual es la presion manometrica de la llanta despues de un paseo en un dia caluroso cuando T° del aire de la llanta e de 40°c
p1/t1=p2/t2 5,42/2,93=p2/313
p2=5,78 atm p2=586 Pa
7.5 LITROS DE OXIGENO SE COMPRIMEN ADIABATICAMENTE HASTA QUE SU VOLUMEN SE REDUJO A 1 LT AL FINAL DE LA COMPRESION SE ESTABLECIO LAPRESION EN 1.6*10^6 A QUE PRESION ESTABA EL GAS ANTES DE COMPRIMIR
P1V1 = P2V2
P1= P2V2 /V1
P1=1.6*106*1^1.4/7.51.4 = 95287.122 Pa
Un motor de carnot cuyo foco caliente esta a 400 K toma 100 cal a esta temperatura en cada ciclo
y cede 80 calorías al foco frió.¿cual es la temperatura de este ultimo?
(Q2-Q1)/Q2 = (T2-T1)/T2
100-80/100 = 400-T1/400
0.2*400 =400 - T1
T1= 320 K
Un motor de Carnot funciona entre dos focos calorífica a .las temperaturas de 400 K y 300 K.
Si en cada ciclo el motor recibe 1200 cal del foco caliente.¿cuantas calorías por ciclo cede
al foco frió?
Q1/Q2 = T1/T2
Q2= 900 cal
En un recipiente cerrado hay 20 gr de N2 y 32 gr de O2. Hallar la variación que experimentara la energía interna de esta mezcla de gases al enfriarla 28°C.
U : n Cv* T
1.71*5*28*4.186
=1002.1284
WAB =0 ›U = Q =600J
LA VARIACION DE ENERGIA INTERNA
W =BD =P(V2-V1)=8*10^4(5*10^3-2*10^-3 =240J
›U* ABD =QABD-WABD =800-240 =560J
EL CALOR TOTAL QUE DEBERIA SUMINIST. SI PARA IR DEL ESTADO INICIAL AL ESTADO FINAL
›U ACD =560
WAC =3*10^4(5*10^-3-2*10^-3
WAC =90J
QACD =›UACD + WACD =650J
*UN GAS SE ENCUENTRA EN UN CILINDRO DE ACERO A 20C Y 5 ATM DE PRESION
a¿ SI EL CILINDRO ESTA RODEADO DE H2O HIRVIENDO Y SE DEJA QUE ALCANCE EL EQUILILIBRIO .TERMICO. CUAL ES P DEL GAS
P1V1/T1= P2V2/T2 =P2=6.36ATM
B¿SI SE DEJA ESCAPAR GAS HASTA QUE P SEA DE NUEVO 5 ATM QUE FRACCION EN PESO AL GAS ORIGINAL HABRA ESCAPADO
V1= n R T/P1= X/6.36
V2= n R T/P2 =
V1/V2 =78.6%
*UN SIST. GASEOSO INICIALMENTE UN V= 2L A P=3*10^5 DINA/CM^2 SE LLEVA ...EL VOLUMEN HASTA UNA P=8*10^5 DINA/CM ^ 2 SUMINISTRANDOLE 600J DE CALOR EN SEGUIDA SE LLEVA A P=CTE HASTA UN UN V=5L SUM. 200J DE CALOR.
a. ›V EN EL PRIMER PROCESO
W ab =0›V = Q =600J
b. ›V EN TODA LA TRANS.
W bd =P(V2-V1)=8*10^4(5*10^-3-2*10^-3)
W bd =240J
›V abd = Q abd = Q abd - Wa bd = 800-240 =560J
c.EL CALOR TOTAL QUE DEBERIA SUMINISTRAR PARA IR DE ENER. INICIAL A ENER. FINAL PRIMERO SE HICIERA A P =CTE Y LUEGO A V =CTE
›Vacd =560J
Wac =3*10^4(5*10^-3-2·10^-3)
Wa c =90J
Qacd =› Vacd + Wacd =560+90
Qacd =650J
8.| b------d
| | |
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3.| a----- c
--------------
2.. 5..
2..=2*10^-3
5..=5*10\
3..=3*10\4
8..=8*10\4
:PARA AUMENTAR AL DOBLE EL CALOR RADIADO POR UN CUERPO ES NECESARIO AUMENTAR SU TEMPERATURA ABSOLUTA EN UN
:d) 18.9%
:=5.67*10^-8
:H=*e*A*T^4
:2H=idem anterior
:T1=65
:T2=77.3
:T2=^4§(2H/eA)
:65»100
:77.3»x x=18.9%
:LA HUMEDAD RELATIVA DE CIERTO AIRE ES DE 37.2% SI SE SABE QUE EL PTO DE ROCIO DE ESTE AIRE ES 5C DONDE LA PRESION DE VAPOR DEL H2O ES DE 6.51MMHG ENTONCES LA PRESION DE VAPOR DEL AGUA A LA T EN QUE SE ENCUENTRA EL AIRE
:b)17.5mmhg
:Hrelat=Presion parcial*100/p de vapor
:37.2=6.51*100/presion del vapor
:p=651/37.2=17.5mmhg
SE CALIENTA UN GAS MONOATOMICO CONTENIDO EN UN RECIPIENTE METALICO CERRADO QUE INICIALMENTE ESTABA A 27C HASTA QUE SU PRESION AUMNETE EN UN 45% ENTONCES T final es
:e)162C
:p1/p2=t1/t2
:1p/1.45p=300/t2 t2=435k=161.8
1 KG DE AIRE QUE SE ENCUENTRA A LA TEMPERATURA DE 20C Y A LA PRESION DE 2.5ATM SE EXPANDE ADIABATICAMENT Y AL OCURRIR ESTO SU PRESION BAJA HASTA 1ATM. ENTONCES LA RAZON V2/V1 ES
:B)1.92 …=1.4
:m=1000gr T=293K P1=2.5atm P2=1atm p1*v1^…=p2*v2^…
:2.5*v1^…=1*v2^2
:v2/v1=^1.4§(2.5/1)=1.92
:EN EL PROBLEMA ANTERIOR LA TMEPERATURA FINAL DEL SISTEMA SERA
:D)-47c
:T1*P1^(1-…/…)=T2*P2^(1-…/…)
:2.93K*2.5^(1-1.4/1.4)=T2*1^(1-1.4/1.4)
:T2=225.5K=-47C
EN EL PROBLEMA 2 EL TRABAJO REALIZADO POR EL GAS AL EXPANDIRSE SERA
:e)ninguna
:D=M/v v=1000gr/81.2929*10^-3gr/cm3)
:v1=773455.02cm3
:v1=773.42
:p1*v1^…=p2*v2^…
:2.5*773.4^1.4=1*v2^1.4
:27650=v2^1.4 v2=^1.4§(27650)=1488.15
:w=p2*v2-p1*v1/1-…=1*1488.15-2.5*773.4/(1-1.4) W=112743.8J
: :EN EL PROBLEMA 2 LA VARIACION DE ENERGIA INTERNA EXPERIMENTADA SERA
:e)ninguna
:W=-112743.8J
:EL PUNTO DE ROCIO ES LA TEMPERATURA EN QUE
C)el vapor de agua contenido en el aire se convierte en vapor saturado
UN GAS DIATOMICO SE EXPANDE A PRESION CTE SUMINISTRANDOLE 350CAL ENTONCES EL TRABAJO REALIZADO POR EL GAS ES
:a) 42.7kgm
1 MOL DE GAS DIATOMICO ESTA SOMETIDO A LA PRESION DE 3ATM A LA T DE 27C DESPUES DE CALENTARLO A PRESION CTE ESTE GAS OCUPA UN VLUMEN DE 30LT ENTONCES
:LA CANTIDAD DE CALOR QUE RECIBIO EL GAS ES
:e)ninguna Q=23324.3(J)
:la variacion de la energia interna del gas es aprox
:c)3980cal
:eEL TRABAJO REALIZADO POR EL GAS ES APROX
:RESP 1579.4cal
:1 MOL DE OXIGENO SE ENCUENTRA INICIALMENTE A 1 ATM Y A LA T DE 0C SE COMPRIME PRIMERO ISOTERMICAMENTE HASTA UN TERCIO DE SU VOLUMEN Y ENSEGUIDA SE DEJA EXPANDIR ADIABATICAMENTE HASTA RECOBRA SU PRESION INICIAL
:EL TRABAJO REALIZADO EN LA COMPRESION ES
:b)-600cal
: :EL INTERCAMBIO DE COLOR EN LA COMPRESION ES APROX
:RESP -600CAL
:EL TRABAJO REALIZADO EN LA EXPANSION ES APROX
:RESP 364.9CAL
:LA VARIACION DE LA ENERGIA INTERNA EN LA EXPANSION ES APROX
:RESP „U=-364.9
*UN MOL DE GAS
Pi=2 ATM
Vi=0.3 L
›V=91 J
en su estado final
Pf=1.5atm
Vf=0.8 l
›V=182 J
Para los tres caminos calcule
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2| i------B
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1.5| A-------F
-------------
0.3 0.8
W IAF=1.5(0.8-0.3) W=PAV
=0.75 atm l=76.3 J
WIBF=2(0.8-0.3)=1 atm l=101.8 J
WIF=›1+›2=0.875=89.07 J
1 atm l24.32 cal
- calor neto transferido
›v=q-w
Qibf=›v+ w
(vf-vi)+101.8
91+101.8=192.8
Qia f =91+76.35=197.35
Qif =91+89.07=180.07
UNA MASA DE AIRE DE 1000GR QUE SE ENCUENTRAN A UNA T DE 30C Y A LA PRESION DE 1.5AT SE EXPANDE ADIABATICAMENTE BAJANDO DE PRESION HASTA 1ATM ENTONCES LA T FINAL DEL SIST SERA
:c)-3C
:t1*p1^(1-…/…)=t2*p2^(1-…/…)
:303*1.5^(1-1.4/1.4)=t2*1^(1-1.4/1.4)
:T=-3C
EN EL PROBLEMA ANTERIOR LA VARIACION DE ENERGIA INTERNA EXPERIMENTADA DURANTE EL SIST SERA
:e)ninguna
:d=m/v=1.2929*10^-3gr/cm3
:v=m/d=1000/1.2929*10^-3=773455.02cm3=773.4lt=v1
:p1*v1^…=p2*v2^…
:1.5*773.4^1.4=v2^1.4
:v2=1033.1lts
:w==p2*v2-p1*v1/1-…=1*1033.1-1.5*773.4/1-1.4=317.2atm*lt=32144.2J=7677cal
:„U=-7677cal
EN EL ESTUDIO DE LA COMPRESION ISOTERMICA DE UN GAS IDEAL SE HACEN PRIMERO MEDICIONES A 27c Y ENSEGUIDA 42c EN ESTE ULTIMA MEDICION SE ENCONTRO QUE EL PRODUCTO AUMENTA EN UN
:c)5%
:t1=300k
:t2=315k
:300»100
:315»x x=105-100=5%
AL CALENTAR OXIGENO A PRESION CTE ENTRA 273C Y 373C SE REALIZA UN TRABAJO DE 20j ESTO SIGNIFICA QUE LA MASA DE OXIGENO ES DE
:a)0.77g