Demostrar que la temperatura del gas es la misma en los puntos A y 1-3.

Documento 3

1. Una décima parte de un mol de un gas ideal monoatómico se somete a un proceso descrito en línea recta AB q se muestra en el siguiente diagrama P-V.

a. Demostrar que la temperatura del gas es la misma en los puntos A y 1-3.

b. ¿Cuánto calor hay que añadir al gas durante el proceso descrito por A → B?

c. ¿Cuál es la temperatura más alta del gas durante el proceso descrito por A → B?

2. Un mol de un gas ideal monoatómico encerrado en un cilindro con un pistón móvil se somete a la ABCDA proceso que se muestra anteriormente en el diagrama PV.

a. En términos de p0 y V0 calcular el trabajo realizado por el gas en el proceso.

b. En términos de p0 y V0 calcular el calor neto absorbido por el gas en el proceso.

c. En cual de los dos puntos letrados en el proceso son las temperaturas iguales?

Explique su razonamiento.

3. 1976-5 (HT)

a. Explica por qué la temperatura del agua en la base de una cascada debe ser ligeramente más alta que en la parte superior de la caída.

b. Calcular la altura mínima de la cascada que podría causar un aumento de la temperatura del agua de 1 grado centígrado. Explique claramente las suposiciones que realice. (Sugerencia: Considere una determinada masa m de agua.)

4. 1.979-5 (TD)

Cuatro muestras de los gases ideales estaninicialmente a una presión Po y volumen Vo, y una temperatura T. como se muestra en el diagrama anterior.

Las muestras se toman en un experimento separado de este estado inicial a los estados finales I, II, III, y IV a lo largo de los procedimientos mostrados en el diagrama.

a. Uno de los procesos es isotérmica. Identificar éste. Explique.

b. Uno de los procesos es adiabático. Identificar éste. Explique.

c. en que proceso o procesos trabaja el gas? Explique.

d. En qué proceso o procesos se elimina el calor del gas? Explique.

e. ¿En qué proceso o procesos hace la velocidad de la raíz cuadrada media de las moléculas de gas aumentar? Explique.

5. desde 1.981 hasta 6 (HT)

El Sol se encuentra a 1,5 × 1.011 metros de la Tierra. La energía del Sol es recibida en la superficie de la Tierra a una velocidad de 1,4 kilovatios por metro cuadrado. Este flujo de energía desde el Sol cae en un estanque de agua de 100 metros cuadrados enárea y 0,100 metros de profundidad. Asumir toda esta energía calienta el agua. Encuentra el aumento medio de la temperatura del estanque después de 103segundos.

6. 1984-3 (HT)

Una bobina de calentamiento de 100 vatios se coloca en un tanque aislado térmicamente de la capacidad de calor insignificante. El tanque contiene 0.1 kilogramos de agua y 0,01 kg de hielo, ambos inicialmente a una temperatura de 0 ° C. Calcular cada uno de los siguientes:

a. El calor transferido al agua y hielo por la bobina de calentamiento en el tiempo t.

b. El t1 tiempo necesario para fundir todo el hielo.

c. El tiempo t2 adicional necesaria para llevar el agua a ebullición.

7. 1983 hasta 4 (KT + DT)

El diagrama PV anterior representa los estados de un gas idealdurante un ciclo de funcionamiento de un motor de calor reversible.

El ciclo consta de los cuatro procesos siguientes.

Proceso                         Naturaleza del Proceso

AB                         temperatura constante (Th = 500 K)

BC                         Adiabático

CD                         temperatura constante (Tc = 200 K)

DA                         Adiabático

Durante el proceso de AB, el volumen del gas aumenta desdeVo a 2Vo y el gas absorbe 1.000 julios de calor.

a. La presión en A es po. Determinar la presión en B.

b. Usando la primera ley de la termodinámica, determinar el trabajo realizado por/en el gas durante el proceso de AB.

c. Durante el proceso de AB,¿la entropía del gas aumenta, disminuye o permanecer sin cambios? Justifica tu respuesta.

d. Calcular el calor Qc desprendido por el gas en el proceso de CD.

e. Durante el ciclo completo ABCDA ¿está el trabajo total del gas se realiza en su entorno positivo, negativo,o cero? Justifica tu respuesta.

8. 1.985-4 (HT)

Una muestra de 0.020 kilogramos de un material esinicialmente un sólido a una temperatura de 20 ° C.

El calor se añade a la muestra a una velocidad constantede 100 julios por segundo hasta que la temperaturaaumenta a 60 ° C. La gráficaarriba representa la temperatura de lamuestra como una función del tiempo.

a. Calcular el calor específico dela muestra de sólidoen unidades de J / kg ° C.

b. Calcular el calor latente de fusión de la muestra a su punto de fusión en unidadesde julios por kilogramo.

c. Con referencia a los tres intervalos de AB,BC y CD  mostrado en el gráfico, seleccione el intervalo o intervalos en la gráfica durante el cual:

        i. la energía cinética media de las moléculas de la muestra está aumentando

        ii. la entropía de la muestra está aumentando

9. 1987-3 (HT)

Un congelador contiene 20 kilogramos de alimentos con un calor específico de 2 × 10³ julios por kilogramo · ° C. La temperatura dentro del congelador es inicialmente -5 ° C. El congelador opera entonces durante 10 minutos, reduciendo la temperatura a -8 ° C. El motor congelador funciona a 400 vatios.

a. ¿Cuánto calor se retira de la comida durante este tiempo?

b. ¿Cuánta energía se entrega al motor del congelador durante el período de 10 minutos?

c. Durante este tiempo, ¿cuánta cantidad total de calor se expulsa a la habitación en la que se encuentra el congelador? Determinarel cambio de temperatura en la habitación si el calor específico del aire es 700 J / kg · ° C. Supongamos que hay 80kilogramos de aire en la habitación, el volumen del aire es constante, y no hay pérdida de calor de la habitación.

10. 1986-5 (TD)

Una planta de energía del océano propuesta utilizará la diferencia de temperatura entre la superficie de agua de mar y agua de mar a una profundidad de 100 m.

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