TERMODINAMICA

Ejercicios1

1. ¿Cuál es la presión a 1 m y a 10 m de profundidad desde la superficie del mar?Suponga que d = 1,03 x 103 Kg/m3 como densidad del agua de mar y que la presión atmosférica en la superficie del mar es de 1,01 x 105 Pa. Suponga además la densidad no varía con la profundidad.

2. Las dimensiones de una piscina rectangular son 25 m de largo, 12 m de ancho y 2 m de profundidad. Encontrar: a) La presión manométrica en el fondo dela piscina. b) La fuerza total en el fondo debida al agua que contiene d) La presión absoluta en el fondo de la piscina en condiciones atmosféricas normales, al nivel del mar.

3. En el tubo en U de la figura, se ha llenado la rama de la derecha con mercurio y la de la izquierda con un líquido de densidad desconocida. Los niveles definitivos son los indicados en el esquema. Hallar la densidad del líquido desconocido. Densidad del mercurio=13,6 g/cm3

4. Un recipiente cerrado que contiene líquido (incompresible) está conectado al

exterior mediante dos pistones, uno pequeño de área A1 = 1 cm2 , y uno grande de área A2 = 100 cm2 como se ve en la figura. Ambos pistones se encuentran a la misma altura. Cuando se aplica una fuerza F = 100 N hacia abajo sobre el pistón pequeño. ¿Cuánta masa m puede levantar el pistón grande?

5. En un termómetro leemos una temperatura de 300 K. ¿A qué equivale este valor en

la escala Celsius y en la escala Fahrenheit?

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6. El hombre está cómodo hasta la temperatura de 30ºC. Si en un termómetro leemos que la temperatura es de 90ºF, ¿nos sentiremos cómodos?

7. Tres termómetros marcan respectivamente: 1) 86K, 2) 220 ºC, 3) 224 ºF ¿En cuál es mayor la temperatura?

TERMODINAMICA

Ejercicios2

En invierno es muy agradable beber un chocolate bien caliente como el que se aprecia: 1) Completa los espacios en blanco: El primer paso en un estudio termodinámico es identificar el objeto de ese estudio, es decir el SITEMA Un SISTEMA termodinámico viene a ser una parte definida del Universo, que se separa arbitrariamente del resto (alrededores o ENTORNO) por medio de LIMITES definidos (reales o imaginarios) para su estudio. Si deseamos estudiar la variación de temperatura del chocolate contenido en la taza, desde que se prepara hasta que alcanza la

temperatura ambiente. Analiza e indica: a) ¿Cuál sería el sistema en este estudio? chocolateb) ¿Cuál sería el límite del sistema? tazac) ¿Cuál sería el entorno del sistema? d) ¿Qué constituye el conjunto del sistema más el entorno?

2) Si el resto de chocolate preparado lo tuviéramos en los recipientes que se muestra a continuación:

Si aún tienes algo más de chocolate en una jarra, la cual deseas repartir en estos recipientes, pero solo puedes tomar la jarra con ambas manos y no debes manipular los recipientes mostrados. Analiza e indica en cada caso si: a) ¿Es posible agregar más chocolate? b) ¿Es posible que retires un poco de chocolate?

Si ahora tomamos cada recipiente con las manos, uno por vez:

c) ¿Qué sensación percibirás? ¿Por qué? d) ¿En cuál de las tres situaciones (taza, vaso, termo) podrías decir que el sistema es abierto? ¿Cuál corresponde a un sistema cerrado y cuál a uno aislado? Justifica.

3) Retornemos a la taza, ahora queremos describir nuestro sistema de la forma menos ambigua posible.

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TazaVaso

Termo

Analiza las siguientes alternativas: I) Una taza de chocolate caliente II) 250 mL chocolate caliente, a presión atmosférica III) Una taza llena de chocolate caliente a 90 ºC IV) 250 mL de chocolate caliente, a la presión de 1 atm y temperatura de 90 °C

a) ¿En qué caso te parece se ha descrito el sistema en forma total y sin ambigüedad? Justifica.

El estado de un sistema queda definido cuando se da el número mínimo de………………………….. ........................................... para el sistema. b) En este caso, ¿cuáles fueron las propiedades termodinámicas que permitieron definir el estado del sistema?

Un sistema sufre un ………………………………… …. …………………………………, cuando cambia alguna o algunas de sus propiedades termodinámicas.

c) Supongamos ahora que colocamos la taza de chocolate en la refrigeradora, de tal manera que su temperatura baja a 5 °C, manteniendo la misma presión y aproximadamente el mismo volumen.

Completa la información correspondiente al estado inicial y al estado final de nuestro sistema de estudio:

Estado inicial

Estado final

Mediante un ……………………………………………………., un sistema pasa de un estado a otro cambiando alguna(s) o todas sus propiedades termodinámicas. d) ¿Cómo describirías, de manera breve, el proceso seguido por nuestro sistema de estudio?

4) Supongamos ahora que preparamos un litro de chocolate caliente, con una temperatura de 95 °C aproximadamente. Una vez preparado lo distribuimos en seis tazas. Cinco de ellas se llenan y la sexta solo se llena hasta la mitad.

a) ¿La temperatura del chocolate apenas ha sido vertido en las seis tazas será la misma? ¿Y el volumen, es el mismo?

Una ………………………………………….. depende de la cantidad de materia del sistema, mientras que una ………………………………………….. no depende de la cantidad de materia del sistema.

b) ¿El volumen y la densidad serán propiedades extensivas o intensivas? Justifica

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