Taller 1 - Ley Cero y Gases

Termodinámica 11 de febrero de 2015

TALLER N° 1 1)

Dos termómetros, uno Fahrenheit y otro Celsius, se sumergen en un líquido y ambos indican el mismo valor numérico. ¿Cuál es la temperatura del líquido en Kelvin y Rankie? 2) Ud. Es una persona creativa y quiere establecer su propia escala de temperaturas. Puede darle el nombre que quiera, pero por simplicidad le puede llamar Escala Propia y a los grados, grados propios (ºP). Si al punto de ebullición del agua se le asigna 500ºP y al congelamiento del agua 100ºP, determine la equivalencia de la escala propia con las escalas Celsius y Fahrenheit. ¿Cuál sería la escala absoluta para la nueva escala? 3) ¿A qué temperaturas coinciden la escala Fahrenheit y kelvin? 4) ¿A qué temperaturas coinciden la escala Celsius y kelvin? 5) Exprese 6000 K que es la temperatura del Sol en la escala Fahrenheit. B) Exprese 134ºF en ºC. Exprese -183ºC en ºF y R 6) La montura de unos lentes está hecha de plástico epóxico. A temperatura ambiente 20ºC, la montura tiene uso agujeros circulares de 2.20 cm de radio para los lentes. ¿A qué temperatura debe calentarse la montura si unos lentes de 2.21 cm de radio se han de insertar en ella?. El coeficiente de expansión lineal para la resina epóxica es de 1.30x10 -4(ºC)-1 7) Una tarta de calabaza está rellena hasta el borde. El molde en el que se hornea la tarta está hecho de Pirex y su expansión puede ignorarse. Es un cilindro con una profundidad interior de 2.10cm y un diámetro interior de 30 cm. La tarta se prepara a una temperatura ambiente de 68°F y se introduce en un horno a 400°F. Cuando se saca del horno, se observa que 151cm 3 del relleno de la tarta se salieron invadiendo el borde. Encuentre el coeficiente de expansión volumétrica del relleno de la tarta. 8) El elemento activo de cierto láser está hecho está hecho de una barra de vidrio de 30 cm de largo por 1.50 cm de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 65ºC, ¿cuál es el aumento en (a) su longitud, (b) su diámetro y (c) su volumen? Suponga que el coeficiente promedio de expansión lineal del vidrio es 9x10 -6 (ºC)-1. 9) Un anillo de bronce de 10 cm de diámetro a 20ºC se calienta y desliza sobre una varilla de aluminio de 10.01 cm de diámetro a 20ºC. Suponiendo que el coeficiente promedio de expansión lineal es constante, (a) ¿a qué temperatura debe enfriarse esta combinación para separarlos? ¿Es esto posible? (b) ¿Qué pasaría si la varilla de aluminio fuera de 10.02 cm de diámetro? 10) Un agujero cuadrado de 8 cm por lado se corta en una lámina de cobre. (a) calcule el cambio de área de este agujero si la temperatura de la lámina aumenta en 50K (b) Representa este cambio un aumento o una disminución en el área encerrada por el agujero? 11) El coeficiente promedio de expansión de volumen para el tetracloruro de carbono es 5.81x10 -4(ºC)-1. Si un recipiente de acero de 5 galones se llena por completo de tetracloruro de carbono cuando la temperatura es 10ºC, ¿cuánto se derramara cuando la temperatura suba a 30ºC?

Docente: Paola Marcela Fonseca Alfonso


12) Un líquido tiene una densidad ρ. (a) Demuestre que el ca mbio fraccionario en densidad para un cambio en temperatura T es ρ/ρ=-βT. ¿Qué significa el signo negativo? (b) El agua dulce tiene una densidad máxima de 1 g/cm 3 a 4ºC. A 10ºC, su densidad es 0.9997 g/cm 3. ¿Cuál es el valor de β para el agua en este intervalo de temperatura? 13) Dos tramos de concreto de un puente de 250 m de largo se colocan extremo con extremo de modo que no se compensa la expansión. Si ocurre un aumento de temperatura de 20ºC, ¿Cuál es la altura y a la que suben los tramos cuando se pandean?

14) Un frasco volumétrico hecho de Pirex está calibrado a 20ºC . Se llena a la marca de 100 mL con acetona a 35ºC (a) ¿Cuál es el volumen de la acetona cuando se enfría a 20ºC? (b) ¿Qué tan significativo es el cambio de volumen en el frasco? 15) Un cilindro hueco de aluminio de 20 cm de profundidad tiene una capacidad interna de 2 litros a 20ºC. Se llena por completo con aguarrás y luego se calienta lentamente a 80ºC. (a) ¿Cuánto aguarrás se derrama? (b) Si el cilindro se enfría otra vez a 20ºC ¿a qué distancia bajo el borde del cilindro bajará la superficie del aguarrás?



LEYES DE OS GASES IDEALES 1) Un recipiente de 8 Litros contiene gas a una temperatura de 20ºC y una presión de 9 atm. (a) Determine el número de moles de gas en el recipiente. (b) ¿Cuántas moléculas hay en el vaso? 2) Un auditorio tiene dimensiones de 10mx20mx30m. ¿cuántas moléculas de aire llenan el auditorio a 20ºC y una presión de 101 kPa? 3) 9 gramos de agua se ponen en una olla de presión de 2 litros y se calienta a 500ºC. ¿Cuál es la presión dentro del recipiente? 4) Un mol de oxígeno está a una presión de 6 atm y una temperatura de 27ºC. (a) Si el gas se calienta a volumen constante hasta que se triplica la presión, ¿cuál es la temperatura final (b) Si el gas se calienta hasta que se duplican la presión y el volumen, ¿cuál es la temperatura final? 5) La masa de nitrógeno que se encuentra en el interior de un cilindro vertical provisto de un émbolo de área transversal de 30 cm 2, el cual se desplaza sin fricción, es de 0,7g. Si la presión atmosférica es de 101KPa y sobre él se ejerce una fuerza externa de 20 N A) Determine el valor de la presión del gas B) Si en el ejemplo anterior el volumen del gas fuera de un litro, ¿Cuál sería su temperatura? C) Si la temperatura se redujera en un 20%, manteniendo constante la presión, cuál sería la altura que alcanzaría el émbolo? 6) En un diagrama de presión contra volumen dibuje la trayectoria para la expansión isotérmica de dos moles de un gas ideal que se encuentra a 25°C y 75kPa si en este proceso la presión se reduce en un 40%. 7) En un diagrama PV trace las trayectorias para cada uno de los siguientes procesos que ocurren en forma sucesiva en un sistema cerrado consistente en 2 Kmol de aire a condiciones estándar de presión y temperatura. P r o c e s o 1 : isobárico hasta duplicar la temperatura inicial P r o c e s o 2 : isotérmico hasta triplicar el volumen del estado inicial P r o c e s o 3 : isocórico hasta reducir la temperatura al valor del estado inicial P r o c e s o 4 : isotérmico hasta reducir el volumen al valor inicial 8) La presión en el interior de tanque de paredes rígidas y diatérmicas que contiene 100 litros de metano es de 250kPa a una temperatura de 15°C. Determine la masa de metano. ¿Cuál será el valor de la presión si la temperatura se eleva a 30°C? ¿Qué tipo de proceso ocurre? Trace la trayectoria en un diagrama PV y la trayectoria de un diagrama PT. 9) Determine los estados intermedios y la trayectoria de un sistema constituido por 2 moles de un gas ideal a 25°C y 200KPa si a presión constante se expande hasta duplicar el volumen inicial, luego a volumen constante se reduce la presión a la mitad y finalmente a temperatura constante se comprime hasta alcanzar las condiciones iniciales.






Taller 1 - Ley Cero y Gases

Recommend Documents