TRABAJO COLABORATIVO 3

LUIS ALFREDO VALENCIA

COD 1027882001

Grupo: 100413_374

PRESENTADO A:

WILMER ISMAEL NGEL BENAVIDES

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

INGENIERIA INDUSTRIAL

FISICA GENERAL

NOVIEMBRE

INTRODUCCION

Una onda es una perturbacin que avanza o que se propaga en un medio

material o incluso en el vaco. A pesar de la naturaleza diversa de las

perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un

comportamiento semejante.

El calor en fsica se refiere a la transferencia de energa de una parte a otra de

un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, en virtud de una diferencia de

temperatura.

Por otro lado, se estudiar la manera de cuantificar el calor latente, de

vaporizacin, de fusin, de combustin y sensible en los procesos fsicos,

asimismo, se introducir el concepto de calor especfico. Por ltimo, se

explicar la ley cero y la primera ley de la termodinmica y como a partir de

ellas se caracterizan los procesos trmicos que involucren gases ideales.

OBJETIVOS

Relacionar las variables presin, volumen y temperatura, en un modelo de gas

ideal bidimensional, as como la de conocer la interpretacin cintica de la

presin y de la temperatura de un gas.

Aplicar los conceptos bsicos de movimiento oscilatorio, movimiento ondulatorio

calor y termodinmica a problemas prcticos que involucren sistemas en donde

se requieran aplicar en el anlisis del movimiento de las ondas, Estudio de

transferencia de estado y la comprensin de los gases.

Temas:

Movimiento Oscilatorio

Movimiento Ondulatorio

Temperatura

Primera ley de la termodinmica

Teora cintica de los gases.

Desarrollo trabajo colaborativo no.3

Tema 1: Movimiento oscilatorio

PROBLEMA 1: La posicin de una partcula se conoce por la expresin x =

(4.00 m) cos (3.00 t + ), donde x est en metros y t en segundos. Determine:

a) la frecuencia y periodo del movimiento, b) la amplitud del movimiento, c) la

constante de fase y d) la posicin de la partcula en t =. 0.250 s.

Debemos primero tener claro algunas definiciones al respecto del movimiento

oscilatorio:

El movimiento oscilatorio: es un movimiento en torno a un punto de equilibrio

estable. Este puede ser simple o completo. Los puntos de equilibrio mecnico

son, en general, aquellos en los cuales la fuerza neta que acta sobre la

partcula es cero. Si el equilibrio es estable, un desplazamiento de la partcula

con respecto a la posicin de equilibrio (elongacin) da lugar a la aparicin de

una fuerza restauradora que devolver la partcula hacia el punto de equilibrio.

En trminos de la energa potencial, los puntos de equilibrio estable se

corresponden con los mnimos de la misma.

El movimiento armnico simple constituye un ejemplo de movimiento oscilatorio.

Se llama as al movimiento descrito por la ecuacin:

x(t)=Acos(t+ )

Dnde:

x = Elongacin

t= Tiempo

A= amplitud o elongacin mxima

=Frecuencia angular

=Fase inicial- ngulo de fase

sta es la ecuacin general del M.A.S (Movimiento armnico Simple) necesario

para realizar el ejercicio.

Pasos para resolver el ejercicio:

Identificamos la ecuacin del M.A.S.

Reemplazamos trminos

Empleamos las formulas: v = dx/dt = - A sen (t + )(velocidad

derivada de la velocidad)

a = dv/dt = dx/dt = - A cos (t + ) aceleracin = derivada de la

velocidad

Tema 2: Movimiento ondulatorio

PROBLEMA 10: Un cordn de telfono de 4.00 m de largo, que tiene una masa

de 0.200 kg. Un pulso transversal se produce al sacudir un extremo del cordn

tenso. El pulso hace cuatro viajes de atrs para adelante a lo largo del cordn

en 0.800 s. Cul es la tensin del cordn?

MOVIMIENTO ONDULATORIO

Proceso por el que se propaga energa de un lugar a otro sin transferencia de

materia, mediante ondas mecnicas o electromagnticas. En cualquier punto de

la trayectoria de propagacin se produce un desplazamiento peridico, u

oscilacin, alrededor de una posicin de equilibrio.

Oscilacin: movimiento repetido de un lado a otro en torno a una posicin

central, o posicin de equilibrio.

Formula V = (T/).

T= la tensin de la cuerda.

= Densidad lineal = kg / m

Si va y vuelve cuatro veces en 0.800 se en recorrer los 4.00 m por lo tanto su

velocidad seria: V = 4.00 m / 0.800 s = 5 m/s

Calculo densidad lineal = u = m/l

M = masa

L = longitud

U = 0.200 kg / 4.00 m = 0.050 kg / m

Calculo de la tensin

Debido a que la tensin es una accin de fuerzas opuestas a que est sometido

un cuerpo debe expresarse en Newton

T = v2 .

T = (5 m/s)2 x 0.050 kg/m

T = 25 m/s x 0.050 kg / m = 1.25 Newton.

La tensin de la cuerda seria de 1.25 Newton.

Tema 3: Temperatura

PROBLEMA15: Un recipiente de 8.00 L contiene gas a una temperatura de

20.0C y una presin de 9.00 atm. a) Determine el nmero de moles de gas en

el recipiente. b) Cuntas molculas hay en el recipiente?

Para determinar el nmero de molculas de un gas utilizamos la ecuacin de

estado de los gases ideales.

Pv= nrt

Dnde:

p= presin del gas

v= volumen del gas

n= nmero de moles del gas

r= constante de los gases ideales con valor de 0.082

t= temperatura absoluta

De esta frmula despejamos la incgnita del nmero de mol quedndonos de la

siguiente manera:

N= (p.v)/rt

Una vez obtenida la formula anterior procedemos a reemplazar por los valores

que nos dan en el problema teniendo en cuenta las unidades respectivas para

cada valor es decir la unidad de volumen es litro, la unidad de temperatura es

grado kelvin, y el valor de la presin es atmosfera.

Como en este problema la temperatura no las da en grado centgrados y

debemos hacer la conversin a grados kelvin usando la siguiente formula

k= C + 273

Para la parte b se tiene en cuenta que un mol de una molcula contiene 6,02

x1023 molculas y al conocer el nmero de moles que tiene ese gas podemos

determinar a partir de esta relacin el nmero de molculas que contiene dicho

gas.

Tema 4: Primera ley de la termodinmica

(PROBLEMA 19: Cunta energa se requiere para cambiar un cubo de hielo

de 40.0 g de hielo a -10.0C a vapor a 110C?

La primera ley de la termodinmica afirma que la energa no se crea, ni se

destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un

sistema es sometido a un ciclo termodinmico, el calor cedido por el sistema

ser igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.

Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medio

ambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el

ciclo.

Igualmente, la primera ley de la termodinmica establece que, cuando un

sistema se somete a un cambio de un estado a otro, el cambio en su energa

interna es:

Eint= Q W

Donde Q es la energa transferida al sistema por calor y W es el trabajo

consumido en el sistema. Aunque Q y W dependen de la trayectoria tomada del

estado inicial al estado final, la cantidad E int no depende de la trayectoria.

La energa Q que se requiere para cambiar la temperatura de una masa m de

una sustancia en una cantidad T es

Q = mc T

Donde c es el calor especfico de la sustancia. La energa requerida para

cambiar la fase de una sustancia pura de masa m es:

Q = mL

Donde Les el calor latente de la sustancia y depende de la naturaleza del

cambio de fase y la sustancia. El signo positivo se usa si la energa entra al

sistema y el signo negativo se usa si la energa sale del sistema.

PUNTO 2

Solucin al tem iv. Grupal: Continuando con la solucin a los problemas,

escoger el segundo problema de los 5 que seleccion el grupo, el grupo de

forma colaborativa deber usar su propia inventiva y proponer un problema

similar (puede ser un ejercicio con una temtica similar, cambiar valores

iniciales, etc, apoyarse con el tutor). Los estudiantes deben dar solucin al

problema creado y entregar los pasos detallados de dicha solucin, la solucin

ira en el mismo documento del resumen grupal.

Ejercicio del tema: Temperatura

Un recipiente de 8.00 L contiene gas a una temperatura de 20.0C y una

presin de 9.00 atm. a) Determine el nmero de moles de gas en el recipiente.

b) Cuntas molculas hay en el recipiente?

Datos:

V= 8,00 L T= 20 c k= 20c + 273 = 293k P= 9 atm n= ?

n= pv/Rt

n= 9 atm x 8 l /(0,082atm xl/(mol k) x 293k )=72 mol/(2.4026 )=29.96 mol

n= 29,96 mol

R/.

Para la parte b se tiene en cuenta que un mol de una molcula contiene 6,02

x1023 molculas y al conocer el nmero de moles que tiene ese gas podemos

determinar a partir de esta relacin el nmero de molculas que contiene dicho

gas.

b) 29,96 mol gas x (6,02x 10^23 molecula gas)/1 mol gas= 1,8 x

10^25molcula gas

# Molculas = 1,8 x 10^25 moleculas

R/. En el recipiente hay 1,8 x 10^25 moleculas

Propuesta de otro ejercicio similar aplicando las formulas:

Magnitudes de velocidad moleculares en gas nitrgeno.

Datos: La temperatura en este caso es de 25 C o 298,15 K, y el nitrgeno

molecular (N2) tiene una masa molar M de 28 g/mol o de 0,028 kg/mol

Calcule:

A) Encuentre la rapidez promedio

B) la rapidez rms

R puede expresarse como 8,314 J/mol-K = 8,314 N-m/mol-K= 8,314 kg-m2/s2-

mol-K. y la velocidad rms ser:

Para la velocidad rms tenemos:

vrms=(v^2 )=((3K_B T)/m_o )

vrms=(v^2 )=((3*8.314 j/(mol K)* 298.15 K)/(0.028 kg/mol))

=265587.76=515 m/s

R/. La rapidez rms es de 515 m/s es una velocidad tpica para el nitrgeno a

esa temperatura

Rapidez promedio:

vprom=((8K_B T)/( m_o )) =

vrms=(v^2 )=((8*8.314 j/(mol K)* 298.15 K)/(* 0.028 kg/mol))

=225437.893=474.8 m/s

R/. La rapidez promedio es de 474.8 m/s.

Contenido GRUPO: 100413-258 ..................................................... ! .

MAPA MENTAL Tema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008 ................................. 10

Tema 2: Movimiento ondulatorio (Serway & Jewett Jr., 2008) ........................................................ 11

TEMA 3: TEMPERATURA (SERWAY & JEWETT JR., 2008) .................................................................. 12

TEMA 4. PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA ............................................................................. 13

TEMA 5: TEORA CNETICA DE LOS GASES (SERWAY & JEWETT JR., 2008)! .

MAPA MENTAL Tema 1: Movimiento oscilatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)

Tema 2: Movimiento ondulatorio (Serway & Jewett Jr., 2008)

TEMA 3: TEMPERATURA (SERWAY & JEWETT JR., 2008)

TEMA 4. PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA

TEMA 5: TEORA CNETICA DE LOS GASES (SERWAY & JEWETT JR.,

2008)

Ejemplo

Ejercicio N26

Durante la carrera de compresin de

cierto motor de gasolina, la presin

aumenta de 1.00 atm a 20.0 atm. Si el

proceso es adiabtico y la mezcla

combustibleaire se comporta como un

gas diatmico ideal, a) ) Si supone que la

compresin comienza con 0.016 0 moles

de gas a 27.0C, encuentre los valores de

Q, W y Eint que caracterizan el proceso

CONCLUSION

La temperatura desempea un papel importante para determinar las

condiciones de supervivencia de los seres vivos.

Se han desarrollado leyes empricas que relacionan las variables

macroscpicas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presin (p), el

volumen (V) y la temperatura (T). La Ley de Boyle-Mariotte afirma que el

volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la

presin (Proceso Isotrmico).

La Ley de Charles y Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas a presin

constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta (Proceso

Isobrico).

La combinacin de estas dos leyes proporciona la Ley de los Gases Ideales pV

= nRT (n es el nmero de moles), tambin llamada Ecuacin de Estado del Gas

Ideal. La constante de la derecha, R, es una constante universal cuyo

descubrimiento fue una piedra angular de la ciencia moderna.

BIBLIOGRAFIA

Mdulo 100413 FISICA GENERAL Autor Diego Alejandro Torres Galindo,

Universidad Nacional Abierta Y A Distancia Unad Escuela De Ciencias

Bsicas, Tecnologa E Ingeniera. - BOGOT, NOVIEMBRE DE 2012.

Modulo qumica general 201102 autor DANILO LUSBIN ARIZA RUA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE

CIENCIAS BSICAS, TECNOLOGA E INGENIERA PROGRAMA CIENCIAS

BSICAS 201102 QUMICA GENERAL

Cibergrafa

Serway, R. A., &Jewett Jr., J. W. (2008). Fsica para ciencias e ingenieras Vol.

1 (p. 723). Retrievedfrom http://unad.libricentro.com/libro.php?libroId=323#

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/maxwell/maxwell.html#Distribuci

n de las velocidades de las molculas

Cambios de estado

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/

materiales/estados/estados1.htm

Gases y Leyes de los gases

http://www.educaplus.org/gases/gasideal.html ingresar a los conceptos, leyes,

etc. Del men de la izquierda