“TALLER 02 – U3”
CURSO
: FÍSICA II
SECCIÓN
: GRUPO “B”
TEMA
: GASES
APELLIDOS Y NOMBRES:
1- MORALES MENDOZA , KATHERINE MILAGROS 2- POMACOSI CHAMBILLA, CLAUDIA ESTHER 3- VILLACA PACO, DENISSE PRISILLA 4- ZEGARRA YUGRA, CARLOS
TALLER 02 – U3 – GASES
EJERCICIO Nº 1
La temperatura de un gas se ha elevado desde 0 ºC hasta 600 ºC y su presión ha aumentado en un 100%. ¿en que porcentaje aumenta su volumen?
= 32 = 273 100 180 100
Datos
= 0 º = 600 600 ºº = 1 = 100 100
= 273 100 100
Conversión de ºC a ºK
=+273 =0+273 =273 =+273 =600+273 =873
Formula de gases
∗ = ∗ → = ∗ ∗ = 2 ∗∗ 273 273 º º 1 ∗∗ 873 873 º º = 182 ∗100 291 =62.54% =63 % Respuesta: 63 %
EJERCICIO Nº 2
¿Cuánto trabajo externo realiza un gas ideal cuando se expande de un volumen de 5 lt a uno de 20 lt, contra una presión constante de 2 atmosferas? Datos
= 5 = 20 = 2
Trabajo realizado por el gas a presión constante:
= =1.03∗10
1 = 0.001
Ley de termodinamica
= =2∗1.03∗10205 0.001 =3090000 ∗ 1 =30900
Respuesta: 30900 J
EJERCICIO Nº 3
¿Cuánto pesa el aire desalojado por un globo de 1400 de cabida, a la En condiciones normales temperatura de 7 ºC y 1 atm de presión?
=1.3 /
Datos
= 273 100 100
=1400 = 7 º = 0 º = 1 = 1.3 /
Conversión de ºC a ºK
=+273 =0+273 =273 =+273 =7+273 =280
Ley de charles( P= constante)
= 1400 = → = 1400 ∗ 273 º 280 º 273 º 280 º =1365 Hallamos el peso (gravedad== 10 m/ = 1.3 / = 1365 → 1.3 ∗ 1365 = = 1774.5 → = 1775 = 1775 ∗ 10 m/ = 17750
Respuesta: 17750 N
EJERCICIO Nº 4
Si el gas recibe 50 J de calor de B a C, calcular la energía interna en C (en joule)
Datos
= 50 ∆ =?
Trabajo realizado por el gas a presión constante:
= =+∆
Ley de termodinamica
=
= = 0 ;
Energía interna en C
∆= ∆ = 50 0 ∆ = 50 ∆ = 50 = = 50 + 20 = 70 Respuesta: 70 J
EJERCICIO Nº 5
Cuando un sistema pasa del estado A al B a lo largo de la trayectoria ACB, recibe 20000 cal y realiza 7500 cal de trabajo. ¿Cuanto calor recibe el sistema a lo largo de la trayectoria ADB si el trabajo es 2500 cal.
Datos
= 7500 =20000 = 2500 =?
Hallamos la energía interna en ACB que va a ser la misma en ADB
∆= ∆= ∆ = 20000 7500 ∆ = 12500 En ADB para hallar el calor que recibe
= + ∆ = 2500 + 12500 =15000 Respuesta: 15000 cal
EJERCICIO Nº 6
En un compresor de aire se tiene, al empezar, el émbolo a una distancia a1 = 2 m del fondo, con una temperatura interior de 10 °C y una presión de 400 000 Pa. Después de la compresión, el émbolo dista a2 = 0,25 m del fondo, y la temperatura interior es de 37 °C. Hallar la presión final.
Solución: Se trata de un gas ideal:
∗ = ∗ 400000∗ ∗ 2 = ∗ 0.25 283.15° 310.15° =3505138.619 =. Respuesta: La presion es de 3.5 MPa
EJERCICIO Nº 7
Un gas ideal realza un ciclo 1231. Hallar el trabajo realizado por el gas en dicho ciclo.
Solución: Como sabemos el área de un triángulo es:
∆ = ℎ 2
Entonces considerando el área del grafico como el trabajo realizado:
∆ = ℎ = 2 2 = 2 Respuesta: El trabajo es
−−
EJERCICIO Nº 8
Una máquina con una producción de 300J tiene rendimiento del 30%, trabaja a 10 ciclos. ¿Cuánto calor absorbe y cuánto cede en cada ciclo? Datos:
=30%→0.3 =300 = = = 300 0.3 =1000 Reemplazando
10→1000 1→
Por cada ciclo:
== = =1000300 =700 Reemplazando
= =
Calor cedido
Respuesta: El Calor absorbido es 100J y El Calor cedido es 70J
EJERCICIO Nº 9
Una maquina térmica de gas ideal trabaja con un ciclo de Carnot entre 227°C y 127°C. cal, a la temperatura mayor. ¿Cuánto trabajo por ciclo, Durante el cual absorbe puede efectuar esta máquina?
610
Solucion
= 127+2736x10 Qf = 227+273 =4800000 : = + : = =5.02810
Respuesta: El trabajo realizado es de 5.028 x 10 6 J
EJERCICIO Nº 10
Una máquina térmica funciona siguiendo el ciclo de Carnot tienen un eficiencia de J desde la fuente de alta temperatura. ¿Qué cantidad de 40%, cundo recibe calor llega al foco frio?
510
Datos:
=0.40 Entonces
= 5100.4=210 Sabiendo que:
= : = : 510 =210 + =510 210 =310 Respuesta: La cantidad de calor que llega es 3 x 106J
PROBLEMAS COMPLEMENTARIOS EJERCICIO Nº 1
Isobáricamente a la presión de 1662 Pa, 5 moles de gas experimentan una expansión tal que su volumen se incrementa en 0.4 m 3, si la temperatura inicial del gas es 15°C, halle la temperatura final Datos
= Δ = 1662 0.4 = 644.8
= 1662 ∆ = 0.4 5 moles
Entonces
= Δ=
=+Δ ( ) = 644.8 + ( ) ( ) = 644.8 ( )( ) = 644.8 ( ) = 644.8 8.31 ( 288) = 644.8 5 41.55 ( 288) = 644.8 288 = 15.52 = 304 = 31 ℃ Respuesta: La temperatura final es 31°C
EJERCICIO Nº 2
8 moles de gas ideal es comprimido isotérmicamente a la temperatura de -73°C hasta que la presión absoluta se hace 10 veces mayor. Hallar el trabajo desarrollado por el gas [Ln(0.1)=-2.3] Datos
=73° 8 moles
= =lnV
= = V V = 1 10 =lnV 8.31 73+ 273 ln0.1 = 8 = 66.48 2002.3 =30.58 Respuesta: El trabajo desarrollado por el gas es -30.58 kJ
EJERCICIO Nº 3
En un recipiente tenemos 4 moles de Argón, cuando recibe 920 J de calor la temperatura de este gas se incrementa en 10 K, mientras tanto, ¿Qué trabajo produce? (Cv=3 cal/mol K)
∆=Cv×m×∆T 3 cal × 4 mol × 10° ∆ = ° ∆ = 120 ∆ = 502
Datos
∆=10° 4 moles
= 920 Entonces
= ∆ = 920 502 = 418 Respuesta: El trabajo que produce es 418 J
EJERCICIO Nº 4
En el diagrama P-V de un gas ideal el proceso de A hacia B, el gas recibe 1254 J, encuentra el incremento de su energía interna Datos
= 1254
=×∆ = [2000+3000 2 ] × 0.50.2 = [5000 2 ] × 0.3 = 750 Entonces
∆ = ∆= 1254 750 ∆= 504 Respuesta: El incremento de su energía interna es 504 J
EJERCICIO Nº 5
En un cilindro se introducen 64g de O 2 y en cierto proceso el gas hace un trabajo de 100 J, al final la temperatura queda aumentada en 5°C. Halle el calor entregado en el proceso
∆=Cv×m×∆T J × 2 mol × 5° ∆ = 21.10 ° ∆ = 211
Datos
∆=5° = 100 = 64
Entonces
= + ∆ = 100 + 211 = 311 Respuesta: El calor entregado es de 311 J
EJERCICIO N° 6
desde un Un gas ideal experimenta un proceso a presión constante de volumen inicial de 0.001m3 hasta un volumen final de 0.005m3. Si el calor transferido es de 310 J. Hallar la variación de la energía interna del gas en Joules (J).
410
Datos:
=0.001 =0.005 = 310 = 4 ∗ 1 0
=∆+ = ∆ + ( ) 310=∆+4∗100.0050.001 310=∆+160 310160=∆ = ∆
∆ = ?
Respuesta: La variación de energía interna es 150 J
EJERCICIO N° 7
Cuando se suministran 468 J a 4 moles de , el gas realiza un trabajo de 50 J. Halle el incremento de temperatura que experimenta el
= 20.9 /
Datos:
° = 4 = 468 = 50 = 20.9 / ∆ = ?
Respuesta: La variación de temperatura es 5°C
=∆+ =∆ = ∗∗∆ 46850=20.9∗4∗∆ 418 = ∆ 83.6 ° = ∆
EJERCICIO N° 8
En la gráfica P – V se muestra el proceso ABC, de 2 moles de cierto gas monoatómico, encuentre el calor suministrado en todo el proceso. (CV = 12,54 J/mol×K)
Datos:
° = 2 =12.54 / = 2 / = ?
Proceso Isocorico A-B (Volumen constante)
= ∗∗∆ =12.54∗2∗40 =1003.2
Proceso Isoborico B-C (Presion constante)
= + 12.54 ∗ + 2 / = 4.1858 = 2.996 + 2 = 4.996 = 20.9116 = ∗∗∆ =20.9116∗2∗20 =836.464
calor suministrado en todo el proceso
= + =1003.2+836.464 = . Respuesta: El calor entregado es de 1839.664 J
EJERCICIO N° 9
En el esquema, I y II son dos máquinas térmicas reversibles NI = 2NII, para los datos que se dan, calcular Tx. Datos:
= 2 = 3000 = 1500 = ? = = 30001500 3000 = 12 = 1500 1500
= 2 ∗ 1 = 1500 2 1500 1500 =1500 4 =1500375 =
EJERCICIO N° 10
Dos máquinas térmicas reversibles funcionan entre los mismos límites de temperatura, una desarrolla una eficiencia de 30%, la otra recibe 4 240 kJ, por minuto del foco térmico a alta temperatura. Determine la potencia desarrollada por la segunda máquina.
Datos:
4240 ∗ = 70.667 / = 70.667 60
= 4240 / =30% . = ?
Conversión
= 30%= 30%= . 70.667 . = .
Respuesta: La potencia desarrollada en la segunda maquina es de 21.2 KW
