1. Un anillo de cobre que tiene una masa de 21,6 gr y un diámetro de 2.54 cm a una temperatura de 0^oC. Una esfera de aluminio tiene un diámetro de 2,54533 cm a una temperatura de 100^oC. La esfera es colocada sobre el anillo en contacto térmico. ¿Cuál debe ser la masa de la esfera para que pueda pasar a través del anillo ajustadamente, cuando alcanzan en equilibrio térmico?

2. La capacidad calórica molar de la plata, medida a presión atmosférica, está dada por la ecuación empírica

C=-0,628 J/(mol K)+0,318T J/(mol K²)-0,00104T² J/(mol K³),

para temperaturas entre 50K y 100K. Calcule la cantidad de calor requerido para elevar 316 gr de plata de 50K a 90K. La masa molar de la plata es 107,87 gr/mol.

3. En un experimento, 1,35 moles de oxígeno O₂ son calentados a presión constante desde 11ºC. ¿Cuánto calor debe ser añadido al gas para duplicar el volumen?

4. 22,4 litros de nitrógeno gaseoso a 1 atm. y 0^oC es adiabáticamente comprimido a 1/10 de su volumen inicial. Calcule: a) La presión final; b) La temperatura final; c) El trabajo realizado sobre el gas.

5. Una máquina trabaja con 1,00 mol de un gas ideal monoatómico en un ciclo ABCA: El proceso AB transcurre a volumen constante entre T_A=300K y T_B=600K; el proceso BC es adiabático entre TB y T_C=455K; el proceso CA transcurre a presión constante. a) Calcule el calor, el cambio en la energía interna y el trabajo en cada uno de los tres procesos y para el ciclo ABCA; b) Si la presión inicial en el punto A es 1,00 atm., encuentre la presión y el volumen en los puntos B y C. Use 1 atm.=1,013x10⁵Pa y R=8,314J/mol.K.

6. Un mol de un gas monoatómico ideal se encuentra inicialmente a un volumen de 10L y a una temperatura de 300K. El gas se calienta a volumen constante y a una temperatura de 600K. Luego se le permite al gas expandirse isotérmicamente a su presión inicial para finalmente comprimirse isobáricamente a su volumen, presión y temperatura originales. a) Calcule el calor entrante al sistema durante un ciclo; b) ¿Cuál es el trabajo neto realizado por el gas durante un ciclo; c) ¿Cuál es el rendimiento de este ciclo?

7. La máquina A, comparada con la máquina B, trabaja, por ciclo, cinco veces más, pero recibe tres veces más calor y expulsa dos veces más calor. Determine el rendimiento de cada máquina.

8. Para hacer algo de hielo, un refrigerador extrae 185kJ de calor a -12^oC. El refrigerador tiene un coeficiente de eficacia de 5,70. La temperatura ambiente es 26,0^oC. a) ¿Cuánto calor fue liberado al ambiente? b) ¿Cúanto trabajo hizo falta para para que el refrigerador haga hielo?

9. Si un ciclo de Carnot se revierte, tenemos un refrigerador ideal. Se extrae una cantidad de calor |Q_B| de un ambiente a temperatura baja T_B y una cantidad de calor |Q_A| es cedida a un ambiente de temperatura alta T_A. La diferencia es el trabajo W requerido para que el refrigerador funcione. a) Demuestre que

|W|=|Q_B|(T_A-T_B)/T_B.

b) El coeficiente de eficacia K del refrigerador se define como el radio entre calor extraido de la fuente fría y el trabajo requerido para que el refrigerador funcione. Demuestre que idealmente

K=T_B/(T_A-T_B).

c) En un refrigerador mecánico las serpentinas de baja temperatura están a -13^oC y el gas comprimido en un condensador tiene una temperatura de 25^oC. Encuentre el coeficiente teórico de eficacia.

10. Un gas ideal realiza una expansión reversible isotérmica a 132^oC. La entropía del gas ideal aumenta en 46,2J/K. ¿Cuánto calor fue absorbido?

11. Un gas ideal realiza una expansión isotérmica a 77^oC, aumentando su volumende 1,3 L a 3,4 L. El cambio de entropía es de 24J/K ¿Cuántos moles tiene el gas?
 
 

Prof. W. Barreto
04.08.04