Taller 5 Biofísica(Termo..)

Taller 5 Biofísica (MIA): Termodinámica. Calor específico y calorimetría 1. La temperatura de una barra de plata se eleva 10°C cuando c uando absorbe 1.23 kJ de energía por calor. La masa de la barra es 525 g. Determine el c alor específico de la plata. 2. Una herradura de hierro de 1.5 kg, inicialmente a 600°C, se deja caer en una cubeta que contiene 20 kg de agua a 25°C. ¿Cuál es la temperatura final? (Ignore la capacidad térmica del contenedor y suponga que hierve una cantidad despreciable de agua.) 3. Un lingote de 0.05 kg de metal se calienta a 200°C y después se deja caer en un calorímetro que contiene 0.4 kg de agua inicialmente a 20 °C. La temperatura de equilibrio final del sistema mezclado es 22.4°C. Encuentre el calor e specífico del metal.

Calor latente 4. ¿Cuánta energía se requiere para cambiar un cubo de hielo de 40 g de a -10°C a vapor de agua a 110°C? 5. En un recipiente aislado 250 g de hielo a 0°C se agregan a 600 g de agua a 18°C. a) ¿Cuál es la temperatura final del sistema? b) ¿Cuánto hielo permanece cuando el sistema alcanza e l equilibrio?

Trabajo y calor 6. Determine el trabajo consumido en un fluido que se expande de i a f, como se indica en la figura. b) ¿Cuánto trabajo se realiza sobre e l fluido si se comprime de f a i a lo largo de la misma trayectoria?

7. Un gas ideal se enc encierra ierra en un cilindro con un pistón móvil encima de él. El pistón tiene una 2 masa de 8000 g y un área de 5 cm y tiene libertad de deslizarse hacia arriba y hacia abajo, lo que mantiene constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se consume en el gas a medida que la temperatura de 0.2 moles del gas se elevan de 20°C a 300°C?

Primera ley de la termodinámica 8. Un sistema termodinámico se somete a un proceso en el que su energía interna disminuye 500J. Durante el mismo intervalo de tiempo, 220 J de trabajo se consume en el sistema. Encuentre la energía transferida hacia o desde él por calor. 9. Un mol de un gas ideal realiza 3 000 J de trabajo sobre sus alrededores a medida que se expande isotérmicamente hasta una presión final de 1 atm y 25 Litros de volumen. Determine a) el volumen inicial y b) la temperatura del gas. 10. Un gas ideal inicialmente a 300 K experimenta una expansión isobárica a 2.5 kPa. Si e l volumen aumenta de 1 m3 a 3 m3 y se transfieren 12.5 kJ al gas por calor, ¿cuáles son a) el cambio e n su energía interna y b) su temperatura final? 11¿Cuánto trabajo se consume en el vapor c uando 1 mol de agua a 100°C hierve y se convierte en 1 mol de vapor a 100°C a 1 atm de presión? Suponga que el vapor se comporta como un gas ideal. Determine el cambio en energía inter na del material a medida que se vaporiza. 12. Una muestra de 2 moles de gas helio, inicialmente a 300 K y 0.4 atm, se comprime isotérmicamente a 1.2 atm. Si nota que el helio se comporta como un gas ideal, encuentre a) el volumen final del gas, b) el trabajo consumido en el g as y c) la energía transferida por calor.

Calor específico molar 13. En un proceso a volumen constante se tr ansfieren 209 J de energía por calor a 1 mol de un gas monoatómico ideal inicialmente a 300 K. Encuentre a) el aumento en energía interna del gas, b) el trabajo consumido en él y c) su temperatura final. 14. Una muestra de 1 mol de gas hidrógeno se calienta a presión constante de 300 K a 420 K. Calcule a) la energía transferida al gas por calor, b) el aumento en su energía interna y c) el trabajo consumido en el gas.

Procesos adiabáticos 15. Una muestra de 2 moles de gas diatómico ideal se expanden lenta y adiabáticamente desde una presión de 5 atm y un volumen de 12 L hasta un volumen final de 30 L. a) ¿Cuál es la presión final del gas? b) ¿Cuáles son las temperaturas inicial y final? c) Encuentre Q, W y ΔU. 16. El aire en una nube de tormenta se expande a medida que se eleva. Si su temperatura inicial es 300 K y no se pierde energía por conducción térmica en la expansión, ¿cuál es su temperatura cuando el volumen inicial se duplica?