Expansión irrestricta de agua Un recipiente rígido está dividido en dos partes i guales por una separación. Al inicio, un lado del recipiente contiene 5 kg de agua a 200 k Pa y 25 °C, ientras el otro se !alla al vacío. "e retira la separación y el agua se e#pande en todo el recipiente, con lo $ue el agua interca%ia calor con sus alrededores !asta $ue la teperatura en el recipiente vuelve al valor inicial de 25 °C. &eterine a' el voluen del recipiente, b' la presión (nal y c' la trans)erencia de calor para este proceso.
Solución 4-47C Puede ser. La diferencia de temperatura tanto en la escala de la K y ° C es el mismo 4-4C Puede ser utili!ado para cual"uier tipo de proceso de un gas ideal. 4-4#C Puede ser utili!ado para cual"uier tipo de proceso de un gas ideal. 4-$%C &uy cerca' pero no. (e)ido a "ue la transferencia de calor durante este proceso es * + mcp,' y cp ar/a con la temperatura.
4-$0C La energ/a re"uerida es mcp,' "ue ser1 el mismo en am)os casos. Esto es por"ue el cp de un gas ideal no ar/a con la presión 4-$2C La energ/a re"uerida es mcp,' "ue ser1 el mismo en am)os casos. Esto es por"ue el cp de un gas ideal no ar/a con el olumen. 4-$3C &odelado tanto gases como gases ideales con calores espec/cos constantes' "ue tienen
(esde am)os gases se someten al mismo cam)io de temperatura' el gas con la mayor c experimentar1 el mayor cam)io en la energ/a interna. (el mismo modo' el gas con el mayor cp tendr1 el mayor cam)io de entalp/a. La inspección de la a)la 5-2a indica "ue el aire a a experimentar el mayor cam)io en am)os casos. 4-$4 El resultado deseado se o)tiene multiplicando la primera relación de la masa molar &'
4-$$ El cam)io de entalp/a de ox/geno 6a de ser determinado por dos casos de cam)ios de temperatura especicados. Supuestos En condiciones espec/cas' el ox/geno se comporta como un gas ideal. Propiedades El calor espec/co a presión constante de ox/geno a temperatura am)iente es cp + %.#0 89 : 8g ; K <a)la 5-2a=. 5n1lisis El uso del calor espec/co a presión constante
Si utili!amos el mismo alor de calor espec/co temperatura am)iente' el cam)io de entalp/a ser1 el mismo para el segundo caso. Sin em)argo' si tenemos en cuenta la ariación del calor espec/co con la temperatura y el uso de los alores de calor espec/co de la a)la 5-2)' tenemos cp + %.#$> 89 : 8g ; K a 07$ ° C
Los dos resultados dieren una de otra por aproximadamente el 4A. La presión no tiene inBuencia en la entalp/a de un gas ideal 4-$>E El aire es comprimido en un compresor isotrmicamente. El cam)io en el olumen espec/co del aire 6a de ser determinado. Supuestos En condiciones espec/cas' el aire se comporta como un gas ideal. Propiedades La constante de los gases del aire es D + %'37%4 psia@ft3 : l)m@D <a)la 5-0E=.
5n1lisis En la entrada del compresor' el olumen espec/co es
(el mismo modo' a la salida del compresor'
El cam)io en el olumen espec/co causado por el compresor es
4-$7 Los cam)ios de energ/a interna total para neón y argón se 6an de determinar para un cam)io de temperatura dado. Supuestos en condiciones especicadas' neón y argón se comporta como un gas ideal. Propiedades Los calores espec/cos de olumen constante de neón y argón son %'>07# 89 : 8g ; K y %'3022 89 : 8g ; K' respectiamente <a)la 5-2a=. 5n1lisis Los cam)ios totales de energ/a internos est1n
ema especial Sistemas )iológicos 4-#7C *+u es eta%oliso- *+u es tasa eta%ólica %asal- *Cuál es el valor de la tasa eta%ólica %asal para un !o%re proedio-
D5= El meta)olismo se reere a la actiidad "u/mica en las clulas asociadas con la "uema de alimentos. La tasa meta)ólica )asal es la tasa de meta)olismo de una persona en reposo' "ue es 4 para un 6om)re medio. 4-#C *s el contenido de energía eta%oli/a%le de un aliento igual a la energía desprendida cuando se $uea en una %o%a caloritrica- "i no es así, *en $u di(erenD5= Los alimentos "ue comemos no se meta)oli!a completamente en el cuerpo 6umano. La fracción del contenido de energ/a meta)oli!a)le son el #$'$A de 6idratos de car)ono' 77'$A de prote/nas' y el #7'7A para las grasas. Por lo tanto' el contenido de energ/a meta)oli!a)le de un alimento no es la misma "ue la energ/a li)erada cuando se "uema en un calor/metro de )om)a 4-##C *s una consideración iportante la cantidad de pro%a%les ocupantes, para disear los sisteas de cale)acción y en)riaiento de los salones de clase- #pli$ue por $u.
D5= S/. Cada cuerpo rec6a!a el calor generado durante el meta)olismo' y por lo tanto sire como una fuente de calor. Para un 6om)re adulto promedio "ue oscila entre 4 en reposo de m1s de 0%%% durante la actiidad f/sica pesada. Las aulas est1n diseFadas para un gran nGmero de ocupantes' y por lo tanto el calor total disipada por los ocupantes de)en ser considerados en el diseFo de sistemas de calefacción y refrigeración de las aulas.
4-0%%C *+u piensa usted acerca de un prograa diettico $ue perite ingerir cantidades generosas de pan y arro/, siepre $ue no se les agregue ante$uilla o argarinaD5= 0 8g de grasa natural contiene casi eces la energ/a meta)oli!a)le de 0 8g de car)o6idratos naturales. Por lo tanto' una persona "ue llena su estómago con los 6idratos de car)ono a a satisfacer su 6am)re sin consumir demasiadas calor/as. 4-0%0 1agine dos recintos idnticos, uno con un calentador de resistencia elctrica de 2 k, y el otro con tres pare3as $ue %ailan velo/ente. *n cuál de ellos auenta la teperatura del aire con ás rapide/D5= Seis personas son )aile moido en una 6a)itación' y 6ay un calentador de resistencia en otra 6a)itación idntica. La 6a)itación "ue se calientan m1s r1pido se a a determinar. Supuestos 0 Las 6a)itaciones son idnticas en todos los dem1s aspectos. 2 La mitad del calor disipado por la gente est1 en forma sensi)le. 3 Las personas son de tamaFo medio. Propiedades Hna persona promedio )aile moido disipa >%% Cal : 6 de energ/a personas= <>%% Cal : a.person= <4'0> 89 : Cal= + 0$.%72 89 : 6 + 40#% de energ/a. <5lrededor de la mitad de esto es el calor sensi)le=. Por lo tanto' la 6a)itación con la gente )ailando se calentar1 muc6o m1s r1pido "ue la 6a)itación con un calentador de resistencia de 2 8. 4-0%2 4ay dos personas idnticas, de 0 kg, $ue coen alientos idnticos y !acen cosas idnticas, pero uno de ellos trota 60 inutos diarios, y el otro contepla la 78. &eterine la di)erencia de peso entre los dos, al ca%o de un es. Respuesta: 9.0:5 kg
D5= (os 6om)res son idnticos excepto uno se muea durante 3% minutos mientras "ue el otro e la teleisión. La diferencia de peso entre estas dos personas en un mes se a a determinar. Supuestos Las dos personas tienen idnticas tasas de meta)olismo' y son idnticos en todos los dem1s aspectos. Propiedades Hna persona promedio de > 8g consume $4% Cal : 6' salir a correr' y el 72 Cal : 6 mientras e la teleisión <a)la 4-2=.
5n1lisis Hna persona de % 8g "ue trota %'$ 6oras al d/a con recodo 6a)r1 un total de 0$ 6oras al mes' y consumir1
ás calorías $ue la persona ve la televisión. l contenido de energía eta%oli/a%le de 9 kg de grasa es 66.900 k;. Por lo tanto, la di)erencia de peso entre estas dos personas en 9<es será
4-0%3 Una u3er pesa = kg, y $uiere andar en %icicleta durante una !ora. "i va a satis)acer todas sus necesidades energticas ientras está en la %icicleta coiendo %arras de c!ocolate de 60 g, deterine cuántas %arras necesita llevar con ella. D5= Hna muIer andar en )icicleta es para satisfacer sus necesidades energticas enteras por el consumo de 3% g )arras de caramelo. El nGmero de )arras de dulce "ue necesita comer para )icicleta durante 0 6 se a a determinar. Supuestos La muIer cumple con sus necesidades de calor/as enteras de las )arras de caramelo al iaIar en )icicleta. Propiedades Hna persona promedio de > 8g consume >3# Cal : 6' mientras "ue el montar en )icicleta' y el contenido de energ/a de un 2%-g )arra de c6ocolate es de 0%$ Cal <a)las 4-0 y 4-2=. omando nota de "ue el an1lisis a 2% g )arra de c6ocolate contiene 0%$ calor/as de energ/a meta)oli!a)le' a 3% g )arra de c6ocolate contendr1
de energía. "i esta u3er es para satis)acer sus necesidades energticas enteras coiendo %arras de 60 g de caraelo, ella tendrá $ue
4-0%4 Una persona de >5 kg cede a la tentación, e ingiere toda una ca3a con 9 ? de !elado. *Cuánto tiepo de%e trotar esa persona para $uear las calorías $ue consuió en el !elado- Respuesta: 9.5 ! D5= 6om)re de 7$ 8g come de 0 litro de 6elado. La cantidad de tiempo "ue este 6om)re tiene "ue correr para "uemar estas calor/as se a a determinar.
Supuestos El 6om)re se encuentra con sus necesidades de calor/as enteras del 6elado' salir a correr. Propiedades Hna persona promedio de > 8g consume $4% Cal : 6' salir a correr' y el contenido de energ/a de un 0%% ml de crema de 6ielo es de 00% Cal <a)las 40 y 4-2=. 5n1lisis La tasa de consumo de energ/a de una persona de $$ 8g' mientras "ue trotar es
omando nota de "ue una porción de 0%% ml de 6elado tiene 00% Llamada de energ/a meta)oli!a)le' una caIa de 0 litro de 6elado tendr1 00%% calor/as. Por lo tanto' se necesitar1
de trotar para $uear las calorías del !elado.
4-0%$ Un !o%re tiene 20 kg de grasa corporal cuando coien/a una !uelga de !a%re. &eterine cuánto tiepo puede vivir sólo consuiendo su grasa. D5= Hn 6om)re con 2% 8g de grasa corporal a en una 6uelga de 6am)re. El nGmero de d/as "ue este 6om)re puede so)reiir en la grasa corporal solo se a a determinar. Supuestos 0 La persona es un 6om)re promedio "ue permanece en posición de descanso en todo momento. 2 El 6om)re se encuentra con todas sus necesidades de calor/as de la grasa corporal por s/ sola. Propiedades El contenido de energ/a meta)oli!a)le de la grasa es 33.0%% cal : 8g. Hna persona promedio en reposo "uema calor/as a un ritmo de 72 Cal : 6 <a)la 4-2=. 5n1lisis El contenido de energ/a meta)oli!a)le de 2% 8g de grasa corporal es
7oando nota de $ue una porción de 900 l de !elado tiene 990 ?laada de energía eta%oli/a%le, una ca3a de 9 litro de !elado tendrá 9900 calorías. Por lo tanto, se necesitará
de trotar para $uear las calorías del !elado.
4-0%> 4ay dos u3eres idnticas, de 50 kg, $ue !acen cosas idnticas y coen lo iso, pero &ulce coe papas con cuatro cuc!araditas de ante$uilla, ientras $ue @aría coe las suyas sin ante$uilla, cada noc!e. &eterine la di)erencia de
pesos entre &ulce y @aría, al ca%o de un ao. Respuesta: =.5 kg
D5= (os muIeres de $% 8g son idnticos excepto uno come su papa al 6orno con 4 cuc6araditas de mante"uilla' mientras "ue los otros come el suyo llanura todas las noc6es. La diferencia de peso entre estas dos muIeres en un aFo se a a determinar. Supuestos 0 Estas dos personas tienen idnticas tasas de meta)olismo' y son idnticos en todos los dem1s aspectos. 2 odas las calor/as de la mante"uilla se conierten en grasa corporal. Propiedades El contenido de energ/a meta)oli!a)le de 0 8g de grasa corporal es 33.0%% 89. El contenido de energ/a meta)oli!a)le de 0 cuc6aradita de mante"uilla es de 3$ calor/as <a)la 4-0=. 5n1lisis Hna persona "ue come 4 cuc6araditas de mante"uilla de un d/a consumir1
Por lo tanto, la u3er $ue coe su papa con ante$uilla ganará
de grasa corporal adicional de ese ao.
