Teoría y Ejercicios de Física: II Unidad: FÍSICA II

REVISANDO ALGUNOS EJERCICIOS

I. Complete las definiciones.

1.- La temperatura se relaciona con La actividad cinética de las moléculas, mientras que la dilatación y los cambios de fase de las sustancias se relacionan más con la energía potencial

2.- Calor se define como la transferencia de energía térmica debido a una diferencia en temperatura.

3.- Radiación es el proceso por el que la energía térmica se transfiere mediante ondas electromagnéticas.

4.- Las leyes de los gases se basan en cuatro variables para definir la condición física o estado del gas tales, las cuales son: Temperatura, presión, volumen y cantidad de gas expresado en moles

5.- El módulo de Young es la propiedad que poseen los cuerpos lineales a oponerse a la Deformación de ellos mismos. A estos cuerpos se le aplica una fuerza lineal y a veces de torsión, la oposición a esta fuerza depende de cada material.

II. Resuelva.

1. Una prensa hidráulica contiene 0.25 m³ de aceite. Calcúlese la disminución de volumen del aceite cuando se le somete a un aumento de presión de 1,6´10⁷ Pa. El módulo de volumen del aceite es B = 5,0´10⁹ Pa y su compresibilidad es 1/B.

solución:

2. Un vaso de precipitados Pyrex de 200 cm³ se llena hasta el tope con glicerina. Luego el sistema se caliente de 20 ^°C a 80 ^°C. ¿Cuánta glicerina se desborda del contenedor?

Se sabe que: ɤ_Glicerina = 5.1 x 10^-4/°C ; a_pirex = 0.3 x 10^-5/°C

solución:

3. Una superficie esférica de 12 cm de radio se calienta a 627 ^°C. La emisividad es 0.12. ¿Qué potencia se radia?

solución:

4. ¿Cuánto calor se necesita para convertir 10 g de hielo a -20 ^°C a vapor a 100 ^°C?

solución:

Revisemos el grafico

c_hielo= 0.5 cal/gC⁰

Q₁ para elevar hielo a 0⁰C: Q₁ = mcDt

Q₁ = (10 g)(0.5 cal/gC⁰)[0 - (-20⁰C)]

Q₁ = (10 g)(0.5 cal/gC⁰)(20 C⁰)

Q₁ = 100 cal

Q₂ para fundir 10 g de hielo a 0⁰C: Q₂ = mL_f

Q₂ = (10 g)(80 cal/g) = 800 cal

Q₂ = 800 cal

Q₃ para elevar agua a 0⁰C a 100⁰C.

Q₃ = (10 g)(1 cal/gC⁰)(100⁰C - 0⁰C)

Q₃ = 1000 cal

Q₄ para convertir toda el agua a 100⁰C a vapor a 100⁰C. (Q = mL_v)

Q₄ = (10 g)(540 cal/g) = 5400 cal

Entonces:

Q_T = Q_{1 +} Q_{2 +} Q_3
+ Q₄

Q_T = 100₊ 800₊ 1000₊ 5400

Q_T = 7300 cal.

5. A la presión de 3 atm y 20 ºC, una cierta masa gaseosa ocupa un volumen de 30 litros. Calcula el volumen que ocuparía en condiciones normales.

solución:

Se denominan condiciones normales (C.N.) a las siguientes condiciones de presión y temperatura:

P = 1 atmósfera

T = 0 ºC = 273 K

p₁·V₁ p₂·V₂p₁·V₁·T₂
——— =————ÞV₂ = ————— = T₁ T₂ p₂·T₁

3 atm · 30 l ·273 K
V₂= ——————————= 83,86 litros

1 atm · 293 K

Ejercicios Resueltos

1. Un cuerpo pesa en el aire 980 N y en el agua 784 N, calcular el volumen del cuerpo.

2. Una tubería de cobre mide 90 m de largo a 20°C. ¿Cuál es nueva longitud cuando a través de la tubería pasa vapor a 100°C?

3. Se vierten mercurio y agua por un tubo en forma de U de sección transversal 2cm². Si se vierten 163,2 cm³ de agua y a continuación cierta cantidad de mercurio, como se puede observar en la figura. Calcular la diferencia de niveles entre los líquidos.

4. Una tina rectangular hecha de una capa delgada de cemento tiene una longitud L = 1 m, ancho a = 80 cm y profundidad d = 60 cm; su masa es M = 200kg. La tina flota en un lago, ¿Cuántas personas de 70 kg de masa cada una pueden estar en la tina sin que se hunda?

5. ¿A qué temperatura la lectura en °F es el doble de la lectura en °C?

COMPLETE

1. CALORÍMETRO ADIABÁTICO es un instrumento utilizado para la medida de calores específicos de la particularidad de reducir a un valor despreciable el calor que pueda salir de su interior o penetrar en él.

2. LA CONDUCCIÓN Mecanismo por el que el calor se propaga a través de los sólidos.

3. LA RADIACIÓN Mecanismo de transmisión del calor que ocurre sin que haya ningún medio material

4. LA CONVECCIÓN Mecanismo por el que el calor se propaga en los fluidos (líquidos y gases)

5. Los parámetros que se usa para construir un termómetro casero a base de agua son: Punto de fusión 0 °C y Punto de ebullición 100 °C

RESOLVER

1. Un bloque de acero (c_e = 0,12 cal/g°C) de 1,5 toneladas se calienta hasta absorber 1,8xl0⁶ cal. ¿A qué temperatura queda si estaba a 10 ^oC?

Solución

2. ¿Qué altura tendría que tener una cascada para que el agua aumentase 1°C su temperatura (suponiendo que toda su energía potencial se transformase en calor que va a calentar al líquido).

Solución

3. Una ventana de hojas de vidrio tiene un área de 3 m² y un grosor de 0.6 cm. Si la diferencia de temperatura entre sus caras es 25°C, ¿cuál es la rapidez de transferencia de energía por conducción a través de la ventana?

Solución

4. Un recipiente de vidrio se llena hasta la marca de 100cm³ con gasolina a 20 °C. si tanto el recipiente como la gasolina se calienta hasta 40 °C. ¿Qué volumen de gasolina habrá por encima de la marca? (3α_vidrio = 9x10^-6 °C^-1 , 3α_gasolina = 1100x10^-6 °C^-1 )

Solución

La diferencia de temperaturas genera un incremento volumétrico tanto en el recipiente como en la gasolina, de forma que el volumen de gasolina que queda por encima de la marca es:

V = DV_gasolina - DV_vidrio