´ PRACTICA DIRIGIDA 01. Se tiene tres l´ıquidos A, B y C de masas M, 2M y 3M que se encuentran a 30o C, 20o C y 10o C respectivamente. Cuando se mezclan A y B la temperatura de equilibrio es 25o C y mezclando B y C la temperatura final es 15o C. ¿Cual ´ sera´ la temperatura final luego de mezclar A y C? o
A) 15 C D) 20o C
o
o
B) 25 C
C) 24 C E) 28o C
02. Se tiene tres l´ıquidos diferentes a temperaturas de 20o C, 30o C y 40oC respectivamente, cuando se mezclan masas iguales del primero y el segundo la temperatura final es de 27,5oC y cuando se mezclan masas iguales del segundo y el tercero la temperatura final es de 37,5o C. ¿Cual ´ sera´ la temperatura final al mezclar masas iguales del primero y tercero? A) 25oC D) 35o C
B) 30o C
C) 38o C E) 34o C
03. Un calor´ımetro de plomo (CeP b = 0, 03cal/g.oC) de 500g contiene 80g de agua a 20o C. Determine la cantidad de masa de cierta sustancia a 70o C cuyo calor espec´ıfico es 0,95cal/g.oC que se debe introducir en el calor´ımetro para lograr una temperatura de equilibrio de 30o C A) 25g D) 100g
B) 50g
C) 80g E) 75,3g
07. Cuantos ´ cubitos de hielo a 0o C de 20g cada uno se podra´ fundir hasta obtener agua a 0o C utilizando 40g de vapor de agua a 100o C. A) 10 D) 12
B) 14
C) 16 E) 18
08. En un calor´ımetro ideal se encuentran 400g de agua a 5oC, se anade ˜ 200g de agua a 10o C y 400g de hielo a o −60 C. ¿Que temperatura se establece en el calor´ımetro y cual ´ es la composici´on final de la mezcla? A) 0oC; 300g de hielo y 700g de agua. B) 0oC; 500g de hielo y 500g de agua. C) −2oC; 1kg de hielo. D) 4o C; 1 litro de agua. E) 0oC; 450g de hielo y 550g de agua. 09. Un calentador de inmersi´on de 500 Watts se coloca en un dep´osito que contiene 2 litros de agua a 20o C. ¿Cuanto ´ tiempo se requerira´ para llevar el agua a su temperatura de ebullici´on, suponiendo que el 80 % de la energ´ıa disponible es obsorvida por el agua?. (1cal=4,2J) A) 30min D) 28min
B) 10min
C) 20min E) 12min
10. ¿Qu´e cantidad de hielo se derrite al soltar 5kg de hielo a 0o C, si el hielo se adhiere a la pared? (g = 10m/s2) A) 1g
04. Si dos cuerpos elevan su temperatura en la misma magnitud, el primero requiere doble cantidad de calor que el segundo. ¿Cual ´ sera´ la relaci´on entre el calor que toma el primero y absorve el segundo para que este ultimo ´ eleve su temperatura en una cantidad doble que el primero? A) 0 D) 1
B) 2
C) 1,5 E) 4
05. Dos cubos del mismo material se ponen en contacto dentro de un recipiente impermeable al calor. Las temperaturas iniciales son 10o C y 20o C. Si sus aristas miden a y 2a respectivamente. Determine la temperatura de ambos una vez alcanzado el equilibrio t´ermico. o
A) 30 C D) 40o C
o
B) 36,6 C
o
C) 45,5 C E) 18o C
B) 2g C) 3g D) 4g E) 5g 11. Un calentador de 1046,5W se sumerge en 8 litros de agua a 15oC en un recipiente debidamente aislado. El agua debe ser calentada hasta 45o C, ¿cuanto ´ tiempo se requiere? A) 10 min D) 12 min
B) 14 min
C) 16 min E) 15 min
06. Un bloque de cobre de 1kg de masa y a 320 C de temperatura se introduce en un gran dep´osito que contiene hielo a 0o C. ¿Cual ´ es la cantidad maxima ´ de hielo que se funde? (CeCu = 0, 093cal/g.oC)
11. Un sistema f´ısico esta´ constituido por la mezcla de 13,5kg de agua y 3kg de hielo en equilibrio t´ermico a 1bar, si luego se introducen 5,5kg de vapor de agua a 100o C hallar la temperatura final de equilibrio y la composici´on final de la mezcla.
A) 262g D) 465g
A) 100oC; 20kg de agua y 2 kg de vapor. B) 100oC; 18,5kg de agua y 3,5kg de vapor.
o
B) 372g
C) 504g E) 402g
C) 90o C; 22kg de agua y 0kg de vapor. D) 100o C; 19kg de agua y 3kg de vapor. E) 100o C; 22kg de agua y 0kg de vapor. 12. Se tiene tres tanques de agua: fr´ıa, tibia e hirviendo. En caso de incendio, ¿qu´e agua apagara´ mas ´ rapido ´ el fuego? A) fr´ıa D) tibia
B) hirviendo
C) cualquiera E) fr´ıa o tibia
A) 50g de vapor, 100g de l´ıquido. B) 50g de vapor, 200g de l´ıquido. C) 150g de vapor, 50g de l´ıquido. D) 50g de vapor, 150g de l´ıquido. E) 100g de vapor, 100g de l´ıquido. 18. La figura muestra el comportamiento de la temperatura de una sustancia s´olida de 50g cuando le suministramos calor. Si el calor latente de fusi´on es 10cal/g, determine su calor espec´ıfico en la fase s´olida. (En cal/go C)
13. Si el agua se encuentra en las condiciones del punto triple y se le enfr´ıa a presi´on constante, entonces al final del proceso existira: ´
A) 1
A) S´olido D) L´ıquido
C) 0,1
B) Vapor
C) S´olido y vapor E) L´ıquido y vapor
14. Si le suministramos 530cal a 10g de hielo a −10o C. Cual ´ sera´ el estado final del agua.
B) 0,5
D) 0,2 E) 0,32
A) 4g de hielo y 6g de agua a 0oC B) 6g de hielo y 4g de agua a 0oC C) 10g de hielo a 0oC D) 10g de agua a 0oC E) 10g de agua a 48o C 15. Se mezclan 40g de vapor de agua a 100o C con 30g de hielo a 0o C en un calor´ımetro ideal. Cual ´ es la composici´on final del sistema. A) 70g de agua a 100o C B) 70g de agua a 82o C C) 40g de agua y 30g de vapor a 100o C D) 60g de agua y 10g de por a 100o C E) 50g de agua y 20g de vapor a 100o C 16. En un recipiente de capacidad calor´ıfica despreciable, se tiene 20g de hielo a −10oC. S i se logra verter 20g de agua a 25oC en dicho recipiente, determine la composici´on final de la mezcla. A) 5g de hielo, 35g de agua l´ıquida. B) 10g de hielo, 30g de agua l´ıquida. C) 15g de hielo, 25g de agua l´ıquida. D) 4g de hielo, 36g de agua l´ıquida. E) 34g de agua l´ıquida, 6g de hielo. 17. El grafico ´ que se muestra corresponde al comportamiento de la temperatura de cierta cantidad de agua cuando se le entrega calor. Cual ´ es la composici´on final desl sistema. Desprecie el calor que absorbe el recipiente.
19. Un gas ideal se encuentra encerrado en un cilindro de capacidad calor´ıfica despreciable. Si al sistema se le transfiere 100 cal en forma de calor y el gas se expande lentamente en 2 × 10−3 m3; determine la variaci´on de la energ´ıa interna del gas. (Patm = 105 Pa ; 1 cal = 4,2 J) A) 60 J B) 120 J C) 200 J D) 90 J E) 220 J 20. Un cilindro de capacidad calor´ıfica despreciable contiene un gas ideal al cual se le suministra 20 J de calor, con el objetivo de llevar lentamente el e´ mbolo liso de A hasta B. ¿En cuanto ´ var´ıa su energ´ıa interna? El e´ mbolo tiene un area ´ de 10 cm2 (Patm = 105 Pa) A) 4 J B) 12 J C) 16 J D) 8 J E) 20 J 21. El recipiente de capacidad calor´ıfica despreciable contiene un gas y esta´ tapado con un e´ mbolo liso de 20 cm2 de a´ rea y de 1 kg. Al transferirle una cantidad de calor Q el ga se expande lentamente hasta duplicar su volumen, variando su energ´ıa interna en 20 J. Determine Q. (Patm = 105 Pa ; g = 10 m/s2 ) A) 14 J B) 31 J C) 41 J D) 22 J E) 64 J
22. Se comprime una gas a presi´on constante de 160 kPa desde 8 litros hasta 4 litros. Si el gas disipa 100 J de calor, determine la variaci´on de la energ´ıa interna del gas.
A) −500 J
A) 540 J D) 900 J
C) +500 J
B) 450 J
C) 640 J E) 950 J
B) +600 J
D) −600 J 23. Un sistema termodinamico ´ describe el cilco que se muestra. Determine la cantidad de trabajo en cada ciclo. A) 5 J
E) +700 J
C) 15 J
28. Una maquina ´ t´ermica sigue el ciclo mostrado. En el proceso isot´ermico c → a el gas desarrolla un trabajo de −0,6 kJ. Determine su eficiencia, si en cada ciclo absorbe 1 kJ de calor.
D) 20 J
A) 20 %
E) 25 J
B) 40 %
B) 10 J
C) 50 % 24. Se muestra la grafica ´ P − V para un gas ideal. Determine el trabajo neto que desarrolla el gas durante un ciclo termodinamico. ´
D) 30 % E) 60 %
A) 50 J 29. Dos maquinas ´ de Carnot funcionan entre los mismos l´ımites de temperatura. La primera desarrolla una potencia de 60 kW, disipando 7200 kJ/min; la otra recibe 3600 kJ/min del foco t´ermico de alta temperatura. Determine la potencia desarrollada por la segunda maquina. ´
B) 200 J C) 250 J D) 100 J
A) 5 kW
E) 300 J
B) 10 kW
25. Una maquina ´ t´ermica sigue el ciclo termodinamico ´ que se muestra. Si la eficiencia de cada ciclo es de 40 %, ¿qu´e energ´ıa absorvi´o en 100 cilos seguidos? (P V = 1)
D) 20 kW E) 25 kW
A) 150 J B) 450 J
30. Un gas ideal esta´ encerrado en un recipiente de capacidad calor´ıfica despreciable. Al e´ mbolo de 20 cm2 se le ejerce una fuerza que var´ıa con la posici´on segun ´ F = 20 + 10x, donde x se expresa en metros y F en Newtons. ¿Qu´e cantidad de calor liber´o el gas, si su energ´ıa interna vari´o en 40 J al desplazarse el e´ mbolo 40 cm? (Patm = 105 Pa)
C) 600 J D) 300 J E) 750 J 26. En un cilco de Carnot, la expansi´on isot´ermica de un gas se realiza a 400 K y se absorbe 500 cal de calor. Determine la cantidad de calor que se emite del sistema durante la compresi´on isot´ermica, si el procesi ocurre a 300 K. A) 125 cal D) 375 cal
C) 15 kW
B) 200 cal
C) 225 cal E) 400 cal
27. Un gas esta´ contenido en un recipiente t´ermicamente aislado. Al retirar los topes, su presi´on var´ıa como muestra la grafica. ´ ¿En cuanto ´ var´ıa su energ´ıa interna hasta el instante en que el volumen del gas es 6 × 10−3 m3 ?
A) 12,2 J B) 62,4 J C) 40,1 J D) 48,8 J E) 72,8 J 31. Sobre el pist´on de capacidad calor´ıfica despreciable, se coloca un ladrillo de 5 kg. Simultaneamente ´ se transfiere 100 cal de calor al gas que se encuentra en el cilindro liso, a la vez que el pist´on se eleva 0,4 m
lentamente. Determine la variaci´on de la energ´ıa interna del gas. (1 cal = 4,2 J ; P : atm = 105 Pa)
A) 100 J B) 200 J
A) 400 J C) 300 J B) 200 J D) 400 J C) 300 J E) 500 J D) 250 J E) 150 J 32. Un gas que se encuentra en un cilindro tapado por un pist´on deslizable, se expande siguiendo el proceso a → b como se indica. Si en tal proceso se le entrga 6 kJ de calor, determine la variaci´on de su energ´ıa interna.
36. Un gas experimenta un proceso termodinamico ´ tal como se muestra. Si su energ´ıa interna aument´o en 25 kJ ¿qu´e cantidad de calor gan´o o cedi´o al medio exterior? A) +5 kJ B) +15 kJ
A) 1200 J
C) −15 kJ
B) 3000 J
D) −5 kJ
C) 2400 J
E) +20 kJ
D) 2800 J E) 3200 J 33. Cuando se lleva un sistema del estado i al estado f siguiendo el proceso iaf se encuentra que Q = 50 cal y W = 20 cal. Siguiendo el proceso ibf , ocurre que Q = 36 cal. Determine el trabajo desarrollado segun ´ el proceso ibf .
37. Un gas ideal experimenta el ciclo termodinamico ´ que se muestra. Si en el proceso ab, la variaci´on de la energ´ıa interna del gas es de 40 J, determine la eficiencia del cilco termodinamico. ´ A) 10 % B) 20 %
A) 2 cal
C) 30 %
B) 6 cal
D) 40 %
C) 7 cal
E) 50 %
D) 9 cal E) 12 cal 34. Determine el trabajo realizado por un gas durante el ciclo termodinamico ´ que se muestra. A) 105 J
38. Una maquina ´ t´ermica que trabaja de acuerdo al ciclo de Carnot, recibe 800 cal, parte de los cuales son rechazadas a 27◦ C. Si la eficiencia es 20 %, determine la cantidad de calor rechazado. A) 200 cal D) 500 cal
B) 640 cal
C) 280 cal E) 700 cal
C) 2 × 105 J
40. Se tiene una Maquina ´ de Carnot esquematizada en el grafico. ´ Determine el trabajo neto realizado por dicha Maquina, ´ en un ciclo, cuando el calor absorbido es de 1400 J.
D) 3 × 105 J
A) 600 J
E) 5 × 105 J
B) 900 J
B) 4 × 105 J
C) 700 J 35. La grafica ´ muestra el ciclo termodinamico ´ que desarrolla una maquina ´ t´ermica, cuya sustancia de trabajo es un gas ideal. Halle el trabajo que desarrolla la maquina ´ en un ciclo. (PA = 105 Pa ; PC = 3 × 105 Pa)
D) 800 J E) 1200 J
