EJRCICIOS CAPITULO 1717.3) Se coloca una botella de refresco en un refrigerador y se deja ahí hasta que su temperatura haya bajado a 10,0K. Calcule el cambio de temperatura en: Datos a) °F b)°C ΔT= -10K 17.8) Termómetro de gas a temperatura constante. Usando un termometro de gas, un experimentador determino que la presion en el punto triple del agua (0.01°C),era 4.80 x 10 4 Pa; y en el punto de ebullicion normal del agua(100°C), 6.50 x 10 4 Pa. a) Suponiendo que la presion varia linealmente con la temperatura, use estos datos para calcular la temperatura celsius en la que la presion del gas seria cero (es decir obtenga la temperatura Celsius del cero absoluto). b) ¿ El gas de este termómetro obedece con precision a la ecuación(17.4)? Si asi fuera y la presion a 100°C fuera 6.50 x 10 4 Pa, ¿ Que presion habria medido el experimentador a 0.01 °C? ( Como veremos en la seccion 18.1, la ecuación (17.4) sólo es exacta para gases a muy baja densidad) Datos a) TP3= 0,01°C PP3= 4.80 x 10 4 Pa TPE= 100°C PPE= 6,50 x 10 4 Pa b) ΔT°F = 9/5(Δ°K) ΔT°F = 9/5(-10) ΔT°F= -18° ΔT°K=Δ°C ΔT°C= -10° P 2 =P 1 +r(T 2 -T 1 ) r=6.5 X10 4 Pa - 4.8 X 10 4 Pa/(100 -0.01)˚C r=170.0Pa/˚C 0= P 1 +r(T-T 1 ) T=T 1 -(P 1 /r) T=0.01˚C-(4.8 X 10 4 Pa/170.0Pa/˚C) T =-282,34°C T 2 /T 1 =P 2 /P 1 P 2 = P 1 (T 2 /T 1 ) P 2 =(0,001x6,5x10 4 )/100 P 2 =6,5 Pa 17.13) Un frasco de vidrio con volumen de 1000.00 cm 3 a 0°C se llena al tope con mercurio a esta temperatura. Si el frasco y el mercurio se calientan a 55 °C, se derramaran 8.95 cm 3 de mercurio. Si el coeficiente de expansión de volumen del mercurio es de 18x 10 -5 K -1 ; Calcule el coeficiente de expansión de volumen del frasco de vidrio. DATOS V 0Hg = 1000cm 3 T 0 = 0°C T f = 55°c Hg derramado = 8,95cm 3 β Hg = 18x10 -5 °K 17.18) Imagine que le dan una muestra de metal y le piden determinar su calor específico. Pesa la muestra y obtiene un valor de 28,4 N. Añade con mucho cuidado 1,25x10 4 J de energía calórica a la muestra, y observa que su temperatura aumenta 18ºC. ¿Qué calor específico tiene la muestra? DATOS P = 28,4 N Q = 1,25x10 4 J ΔT = 18°C 17.23) Un trozo de metal de 500.0 g de un metal desconocido, que ha estado en agua hirviente durante varios minutos, se deja caer rapidamente en un vaso de espuma de poliestireno , que contiene 1.00kg de agua a temperatura ambiente (20.0 °C). Después de esperar y agitar suavemente durante 5.00 minutos, se observa que la temperatura del agua a alcanzado un valor constante de 22.0°C. a) Suponiendo que el vaso absorbe una cantidad depreciable de calor y que no se pierde calor al entorno, ¿qué calor específico tiene el metal? b) ¿Qué es más útil para almacenar calor, este metal o un o un peso igual de agua ? explique su repuesta ΔV=βV 0 ΔT ΔV=18x10 -5 °x1000x55 ΔV= 9,9cm 3 ΔV VIDRIO = 9,9cm 3 – 8,95cm 3 ΔV VIDRIO = 0,95cm 3 0,95 = βx1000x55 Β = 1,72x10 -5 °K -1 c = Q/MΔt c = 1,25x10 4 /(2,9x18) c =239 J /Kg.K P = 28,4 N = mx9,81 m = 2,89 Kg c) Suponga que el calor absorbido por el vaso no es depreciable. ¿Qué tipo de error tendría el calor calculado en el inciso a) (sería demasiado grande, demasiado pequeño o correcto)? Explique su respuesta DATOS a) m M = 500g = 0,5Kg T Ebullición = 100°C m Agua = 1Kg T = 20°C T = 5minutos T F = 22°C b) c) 17.28) Los camellos necesitan muy poca agua porque pueden tolerar cambios relativamente grandes en su temperatura corporal. Mientras que las personas mantienen su temperatura corporal constante dentro de un intervalo de 1 a 2°C, un camello deshidratado deja que su temperatura corporal baje a 34°C de noche y suba a 40°C en el día. Para ver lo eficaz que es este mecanismo para ahorrar agua, calcule cuantos litros de agua tendría que beber un camello de 400 kg, si trata de mantener su temperatura corporal en 34°C mediante evaporación de sudor durante el día (12h) en vez de dejar que suba a 40°C. ( la capacidad calorífica del camello u otro mamífero es la de una persona representativa. 3480J/kg.K. el calor de vaporización del agua a 34°C es de 2.42x10-6 J/kg) Datos M = 400Kg ΔT = 6°C Δ = 1m 3 /l Q AGUA + Q METAL = 0 m AGUA c AGUA ΔT AGUA = - m METAL c METAL ΔT METAL 1x4190x2 = - 0,5xc METAL x(22 - 100) c METAL =215J /Kg.K El agua porque m agua c agua > m metal c metal El error que obtendríamos seria insignificante por tanto afecta a los resultados en una mínima cantidad. mLv = McΔT m = McΔT/Lv m = (400x3480x6)/(2,42x10 6 ) m = 3,45Kg δ=m/V V=m/δ V =3,45l 17.33) Suponga que la varilla de la siguiente figura es de cobre, tiene 45,0 cm de longitud y área transversal de 1,25 cm 2 . Sea TH=100ºC y TC=0ºC. a) Calcule el gradiente de la temperatura a lo largo de la varilla en el estado de equilibrio final. b) Calcule la corriente de calor en la varilla en el estado de equilibrio final. c) Calcule la temperatura de la varilla a 12cm de su extremo izquierdo en el estado de equilibrio final. DATOS L = 45cm A = 1,25cm 2 L T H = 100°C a) T C = 0°C k = 385(W/m.K) b) C) 17.38) Calcule la tasa neta de pérdida de calor por radiación en el ejemplo 17.16 (sección 17.7) si la temperatura del entorno es de 5.0 °C. Si el área superficial total del cuerpo humano es de 1,20m 2 y la temperatura superficial es de 30°C = 303°K, calcule la tasa total de radiación de energía del cuerpo. Si el entorno está a una temperatura de 5°C, calcule la tasa neta de pérdida de calor del cuerpo por radiación. La emisividad del cuerpo es muy cercana a la unidad, sea cual fuere la pigmentación de la piel. DATOS A = 1,2m 2 T S = 303°K T E = 278°K TH TC Gradiente de temperatura = (100 – 0)/0,45 Gradiente de temperatura =222,22°K/m H = kA(Gradiente de temperatura) H = 385x1,25x(1/10000)x222,22 H =10,7 W 222,22 = (100 – T C1 )/0,12 26,66 = 100 – T C1 T C1 =73,33°C H N = AeσT 4 - AeσT S 4 H N = 1,2x1x5,67x10 – 8 x(303 4 – 278 4 ) H N =167,11 W 17.43) Un péndulo de Foucault consiste en una esfera de latón con un diámetro de 35 cm, suspendida de un cable de acero de 10.5 m de largo (ambas mediciones se hicieron a 20°C). Por una negligencia en el diseño, la esfera oscilante libra el suelo 2mm, cuando la temperatura es de 20°C. ¿A qué temperatura la esfera comenzara a rozar el suelo? DATOS d = 35cm L = 10,5m T 0 = 20°C d SUELO = 2mm 17.48) Reingreso de naves espaciales. Una nave espacial de aluminio tiene una rapidez orbital de 7700 m/s. a) Calcule la relación entre su energía cinética y la energía requerida para elevar su temperatura de 0ºC a 600ºC (El punto de fusión del aluminio es de 660ºC, suponga una capacidad calorífica constante 910 J/KgºK). b) Analice la importancia de su respuesta para el problema del reingreso de una nave tripulada en la atmósfera terrestre. DATOS a) V ORBITA = 7700m/s T 0 = 0°C T F = 600°C b) ΔL ESFERA + ΔL CABLE = 2mm 2x10 -5 x0,35x(T F – 20) + 1,2x10 -5 x10,5x(T F – 20) = 0,002 0,000007T F – 0,00014 + 0,000126T F – 0,00252 = 0,002 T F =35°C kQ = Ec kmcΔT = (1/2)mV 2 kx910x600 = 0,5x7700 2 k =54,3 Si la constante k fuese un poco menor a la que tenemos, lo que puede suceder es que la nave no logre reingresar a la atmosfera terrestre ya que esta tendería a fundirse. 17.53) En un recipiente de masa depreciable, se agregan 0.0400 kg de vapor de agua a 100°C y la presión atmosférica a 0.200kg de agua a 50.0°C. a) Si no se transfiere calor con el entorno, ¿qué temperatura final alcanzará el sistema? b) A la temperatura final, ¿cuantos quilogramos hay de vapor de agua y cuantos de agua líquida? DATOS a) m V = 0,040Kg T V 100°C m L = 0,20Kg T L = 50°C b) 17.58) Una cabaña rustica tiene un piso cuya area se de 3.50mx3.00m.Sus paredes, que miden 2.50 m de alto, están hechas de madera (conductividad térmica de 0.0600W/m.K) DE 1.80 cm de grosor y están aisladas con 1.50cm de un material sintético. Cuando la temperatura exterior es de 2.00 °C, es necesario calendar la habitación a una tasa de 1.25KW para mantener su temperatura a 19°C. Calcule la conductividad térmica del material aislante. Desprecie la perdida de calor a través del techo y el piso. Suponga que las superficies interna y externa de la pared tienen la misma temperatura que el aire en el interior y afuera de la cabaña. DATOS A = 3,5mx3m H = 1,25x10 3 W H paredes = 2,5m T EXT = 2°C k 1 = 0,06 W/m.K T INT = 19°C G MADERA = 1,8cm G AISLANTE = 1,5cm Q=-mLv=-(0,04 Kg)(2256 X10 3 J/Kg)= -9,02 X10 4 J Q=mC∆T Q=0,2 Kg(4190 J/Kg.K)(50,0˚C)=4,19 X 10 4 J Por lo tanto T =100°c m= Q/Lv m=4,19 X 10 4 J/(2256 X10 3 J/Kg) m=0,0186 Kg M V = 0,04 - 0,0186 = 0,0214Kg M L = 0,2 + 0,0186 = 0,219Kg 17.63) Cambio de temperatura en un reloj. Un reloj de péndulo está diseñado para marcar un segundo en cada oscilación de lado a lado del péndulo (período de 2s). a) ¿Se adelanta un reloj de péndulo cuando hace calor y se atrasa cuando hace frío, o al revés? Explique su razonamiento: b) Cierto reloj de péndulo da la hora correcta a 20ºC. La varilla del péndulo es de acero, y su masa puede despreciarse en comparación con la masa de una lenteja. Calcule el cambio fraccionario de longitud de la varilla cuando se enfría a 10ºC. c) ¿Cuántos segundos por día se adelanta o se atrasa el reloj a 10ºC? ¿Con qué exactitud debe controlarse la temperatura para que el reloj no se atrase ni se adelante más de 1s por día? ¿La respuesta depende del período del péndulo? a) b) A TOT = 2x2,5x(3,5 + 3) A TOT = 32,5m 2 R = (A/H)(T H – T C ) R = (32,5x17)/(1,25x10 3 ) = 0,442m 2 K/W R M = L/k = 0,018/0,06 = 0,3m 2 K/W R AIS = 0,442 – 0,3 = 0,142 m 2 K/W K AIS = L AIS /R AIS = 0,015/0,142 K AIS =0,106W/m.K g l T t 2 = Cuando hace calor el reloj se atrasa ya que l va ha ser mayor por tanto el periodo también. Cuando hace frio ocurre todo lo contrario vamos a tener que l disminuye, como su periodo, entonces el reloj se adelanta. m lo lo g lo g lo To 99396 , 0 ) 81 , 9 ( * 1 * 2 2 2 2 2 = | . | \ | = | . | \ | = = t t t m l l m l l T lo l 4 5 10 * 2 , 1 99396 , 0 993841 , 0 993841 , 0 )] 10 ( * ) 10 * 2 , 1 ( 1 [ * ) 99396 , 0 ( ) 1 ( ÷ ÷ ÷ = A ÷ = A = ÷ + = A + = o c) El reloj se adelanta ya que la longitud de la varilla es menor a los 10°C que a los 20°C. PREGUNTAS CAPITULO 17 P17.1) Explique por qué no tendría sentido utilizar un termómetro de vidrio de tamaño normal, para medir la temperatura del agua caliente contenida en un dedal. Porque la cantidad de agua que tendríamos en el dedal, sería muy poca en consideración con el termómetro a utilizarse, y para que el sistema entre en equilibrio la energía adquirida por el termómetro sería muy considerable. P17.2) Si usted calienta el aire dentro de un recipiente rígido y sellado hasta que su temperatura en la escala kelvin se duplique, la presión del aire en el recipiente también se duplica. ¿También es cierto esto si se duplica la temperatura Celsius del aire en el recipiente? Explique su respuesta. Si la temperatura se duplica en grados Celsius también se duplicará la presión a dicha temperatura, debido a que la relación entre la escala kelvin y la Celsius es directamente proporcional. P17.3) Muchos motores de combustión tienen cilindros de hierro colado y pistones de aluminio ¿Qué tipos de problemas podrían presentarse si el motor se sobrecalienta? (el coeficiente de expansión de volumen del hierro colado es similar al del acero.) Uno de los problemas que podrá tener estos motores, es que los pistones por tener un coeficiente de expansión volumétrica mayor, se expandirá mas que los cilindros y por tanto el motor se pudiera detener o no permitirá el correcto funcionamiento y podría colapsar al sobrecalentarse. P17.4) ¿Por qué se revientan las tuberías de agua congelada? ¿Se rompería un termómetro de mercurio a temperaturas por debajo del punto de congelación del mercurio? ¿Por qué? Porque el agua a diferencia de los demás materiales, al enfriarse en vez de contraerse se expande en volumen. No porque el mercurio si se contrae a diferencia del agua. t = ((0,99396/9,81) 1/2 – (0,99384/9,81) 1/2 )xπx60x60x24 t =5,21s ¿La respuesta depende del periodo del péndulo? Si ya que si el periodo varia es porque tuvimos una variación en la longitud de la varilla, por tanto el resultado que obtengamos siempre va a depender del periodo. P17.5) Dos cuerpos del mismo material tienen las mismas dimensiones y aspectos exteriores, pero uno está hueco y el otro no. Si se aumenta su temperatura por igual, ¿Su expansión en volumen global es la misma o distinta? ¿Por qué? Es distinta porque el volumen inicial que encontramos en ambos cuerpos es diferente, debido a que uno es hueco y por tanto su expansión volumétrica es diferente. P17.6) El interior de un horno esta a 200°C (392°F). Podemos meter la mano en el sin sufrir daño, en tanto no toquemos nada. Dado que el aire del horno también está a 200°C ¿Por qué no se quema la mano? No se quema la mano, siempre y cuando que el tiempo en que la mano este en el horno sea muy pequeño. P17.7) Un artículo periodístico acerca del clima dice que “la temperatura de un cuerpo mide cuanto calor contiene el cuerpo”. Esta descripción es correcta? ¿Por qué? Es incorrecto la descripción debido a que la temperatura no mide cuanta energía se transfiere de un cuerpo a otro, la temperatura solo es una medición cuantitativa de la frialdad o calidez. P17.8) ¿Debemos agregar calor a un objeto para aumentar su temperatura? Si agregamos calor a un objeto. ¿debemos elevar su temperatura? Explique su respuesta. Si, porque al aumentar calor a un objeto, estamos aumentando su energía y por ende se aumenta su temperatura. No debemos elevar su temperatura porque al aumentar el calor la temperatura se eleva por sí sola. P17.9) Una estudiante dijo que 1m 2 /s 2 .C o es una unidad adecuada para capacidad calorífica específica. ¿Tiene ella razón? ¿Por qué? No tiene razón el calor especifico se puede medir en : kcal/m³ o C, 1cal/g. o C , 1Btu/lb.F o P17.10) En algunos acondicionadores de aire caseros para climas secos, el aire se enfría soplándolo a través de un filtro saturado de agua, evaporando parte del agua. Como esto enfría el aire? Funcionara este sistema en un clima muy húmedo? Por qué? Cuando el líquido se expande en tubos cerrados se enfría demasiado y a su vez enfría el aire ambiente. Luego que el líquido ha ejecutado esta función, el compresor lo comprime y lo convierte en un gas caliente. El gas es transportado a una serie de tubos afuera del cuarto, y el aire exterior, más frío que el gas, lo enfría en un líquido relativamente caliente (110° F.). Convertido en líquido, puede ahora enfriar el ambiente una vez expandido y vaporizado ya que la temperatura desciende hasta 40° F. P17.11) Las unidades de calor especifico son J/kg .K, pero las unidades de calor de fusión o del calor de vaporización son simplemente J/kg. Por que las unidades de no incluyen el factor ( ) al contabilizar un cambio de temperatura El calor especifico es una cantidad física que se define como cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius) el valor del calor específico. El calor de cambio de estado, es la energía requerida por una sustancia para cambiar de estado, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso. P17.12) Porque un día cálido y húmedo en el trópico generalmente es más incómodo para los seres húmedos que un día cálido y seco en el desierto? Porque, en trópico cálido y húmedo, tenemos la evaporización del agua, y este gas genera mucho mas calor a nuestros cuerpos por convección, y dificulta por ejemplo al respirar. P17.13) Un trozo de papel de aluminio para envolver una papa y cocerla en un horno caliente, por lo general, puede manejarse con seguridad unos segundos después de que la papa se ha retirado del horno. Sin embargo no puede decirse lo mismo de la papa. De razones para esta diferencia. Porque la capacidad calorífica de la papa es mucho mas grande que la del trozo de papel aluminio, debido a su masa. Y por eso no se puede manejar la papa unos segundos después sin el papel aluminio. P17.14) Los viajeros del desierto a veces guardan agua en bolsas de lona. Algo de agua se filtra por la lona y se evapora. ¿Cómo enfría esto el agua del interior? Porque la lona es un material de gran grosor entonces como el calor en el desierto se tranfiere por convección, las moléculas del aire no logran elevar la temperatura de la lona y por tanto se mantiene fría la lona y el agua también. P17.15) Recien que salimos de la ducha, sentimos frío: pero a penas nos secamos sentimos menos frío, aunque la temperatura del cuarto no cambio. ¿Porqué? Porque al salir de la ducha nosotros tenemos una temperatura mayor a la del ambiente, y como las moléculas del aire chocan con nuestro cuerpo sentimos frio, y al secarnos equilibramos un poco nuestra temperatura a la del ambiente y por ende sentimos menos frio. P17.16) El clima de regiones adyacentes a cuerpos grandes de agua (como las costas del pacifico o el atlántico) suele ser mas moderado que el de la regiones alejadas de cuerpos grandes de agua (como las praderas) ¿por qué? Las grandes masas de agua actúan como reguladores térmicos, logrando que en las costas las temperaturas no sean tan extremas como en el interior de los continentes, también de estos grandes cuerpos provienen la mayor parte del agua que por evaporación y de las lluvias. P17.17) Por qué el agua de una bandeja de cubitos de hielo no se cógela repentinamente cuando la temperatura alcanza 0°C? De hecho el agua se congela en capas adyacentes en las paredes de la bandeja. Por qué? Por qué a los 0,001°C podemos encontrar los 3 estados del agua. P17.18) Antes de inyectar a un paciente, el médico limpia su brazo con alcohol isopropilico a temperatura ambiente. ¿Por qué el paciente siente frio en el brazo? El médico coloca el alcohol uno minuto antes de inyectarte primero para desinfectar el brazo, en ese transcurso de tiempo nuestro cuerpo va ha tener un equilibrio térmico con el alcohol y cuando nos inyectan se siente frio porque la temperatura de la inyección es más baja que la temperatura ambiente y del alcohol. P17.19) Un bloque de metal se siente más frío que un bloque de madera a la misma temperatura, ¿por qué? Un bloque de metal caliente se siente más caliente que un bloque de madera a la misma temperatura, de nuevo ¿por qué?. ¿Hay alguna temperatura a la cual ambos cuerpos se sientan igualmente fríos o calientes? ¿Cuál? Esto se debe la percepción errada de lo que conocemos como temperatura, nuestro tacto no es una herramienta adecuada para equiparar o establecer nociones de temperatura entre diferentes cuerpos. Por una parte la transferencia de energía del metal es mucho mayor que la madera, entonces será más fácil tener una percepción acerca de su temperatura. En todo caso, para que notásemos una temperatura igual, debería de incrementarse un poco la energía de la madera en relación al metal, entonces si sería notable el cambio. P17.20) Una persona vierte café en una taza, pensando beberlo 5 minutos después. Si desea mantener el café lo más caliente posible. ¿Deberá ponerle la crema ahora o esperar hasta justo antes de beberlo? Explique su respuesta. Igual, ya que en este lapso de tiempo se realizaría un equilibrio térmico entre las dos sustancias y el medio de manera que se evidenciaría una disminución de la temperatura al poner la crema al inicio o al final de beber el café. De manera: T= Tf-Ti P17.21) Recien que sacamos una tarta de manzana horneado fresco ha sido removido del horno la corteza y el relleno están a la misma temperatura. Aunque si tu pruebas la tarta, el relleno estará caliente para tu lengua, pero la corteza no. A la diferencia (El relleno esta húmedo y la corteza es seca) La corteza y el relleno aunque estén a la misma temperatura y fuera del horno la corteza libera mas rápido al exterior el calor interno que esta posee, pero el relleno libera el calor con menos rapidez y por eso sucede que parecería mas caliente. P17.22) Se dice que las cosas se cocinan mejor (con más uniformidad y sin quemarse) en ollas de hierro colado gruesas. ¿Qué características deseables tienen tales ollas? Debido a que la conductividad térmica del hierro como en la mayoría de los metales es muy alta permite calentar los alimentos de manera más rápida, pero además de ello sus moléculas se comportan de manera más simétrica en toda su superficie, es decir que se calienta de manera semejante en todos los puntos del material repartiendo el calor más eficientemente al alimento y no solo quemando la zona inferior. P17.23) En invierno las tierras costeras tienen menor temperatura que el mar, pero en veranos lo opuesto es válido. Explique por qué. Cuando es invierno la temperatura interna de la tierra es mayor, pero como el agua tiene contacto más cercano al centro de la tierra y por ende mayor conducción de calor que el suelo es más caliente, en cambio en verano el centro de la tierra tiende a enfriar y el suelo es capaz de almacenar más frío que el agua. P17.24) Es bien sabido que una papa se hornea en menos tiempo si se atraviesa un clavo grande. ¿Por qué?. ¿Sería mejor usar un clavo de aluminio que uno de acero? ¿Por qué? Tambien se vende un aparato para acelerar el rostizado de carne, consiste en un tubo metalico que contiene una mecha y un poco de agua; se dice que esto es mucho mejor que una varilla metalica sólida, ¿Cómo funciona? Porque el calor transferido desde el clavo al agua hace que se transfiera de este a la papa desde adentro, entonces la papa empieza a cocinarse desde afuera y desde adentro. Sería mejor usar un clavo de aluminio porque tiene mayor calor específico, y el acero es mal conductor de calor. La mecha calienta el agua y ésta al tubo lo que hace que la papa se rostice más rápido. P17.25) Los pilotos de planeadores en el Medio Oeste de Estados Unidos saben que son comunes las corrientes térmicas ascendentes cerca de campos recién arados. ¿ Por qué? Las ascendentes térmicas se producen al calentarse el aire en contacto con el suelo y subir por ser más ligero que el que le rodea, de este modo se forman columnas de aire ascendente que suelen ir coronadas por nubes denominadas czmulos. Para subir en una de estas formaciones debe mantenerse el aparato dentro de la columna subiendo entonces en espiral. Pueden distinguirse estas ascendentes por las ya mencionadas nubes, por la orografma del terreno (un pedregal o un campo recién arado en verano emite más calor que un lago). P17.26) Hay quienes dicen que los cubos de hielo se congelan en menos tiempo, si las bandejas se llenan con agua caliente, porque ésta se enfría más rápidamente que la fría. ¿Qué opina usted? Los cubos de hielo se congelan en menos tiempo si los comparamos con un volumen más grande, ya que este necesita más tiempo para que la temperatura se distribuya en todo el cuerpo. Pero esto ocurrirá siempre a una temperatura de 0 ⁰C, que es cuando el agua se congela. El agua caliente no se congela más rápido que la fría porque necesita más tiempo en alcanzar un equilibrio térmico, es decir en alcanzar una temperatura promedio y constante con el medio. P17.27) Tenemos suerte de que la tierra no esté en equilibrio térmico con el sol (cuya temperatura superficial es de 5800°K). Pero ¿Por qué no lo está? Porque el equilibrio térmico se produce mediante un medio como en la conducción y convección; y no en el vacio como la radiación ya que esta es a forma con la que los rayos del sol llegan a la tierra. P17.28) Cuando hay escases de energía, algunas revistas recomiendan mantener las casas a temperatura constante día y noche para ahorrar combustible. El argumento es que, al apagar la calefacción de noche, las paredes, techos, etcétera, se enfrían y deberán volver a calentarse en la mañana. Así, al mantener la temperatura constante, estas partes de la casa no se enfrían y no tendrán que volver a calentarse. ¿Tiene sentido este argumento?¿realmente se ahorra energía siguiendo ese consejo? Este argumento tiene sentido porque al mantener el calor constante toda la casa se va a mantener en equilibrio térmico, realmente se va ha ahorrar energía porque no va a existir un desgaste de energía o calor en exceso durante mucho tiempo sino que en total la energía utilizada para mantener la casa caliente cuando el calor es constante va ha ser menor que cuando dejemos enfriar y de nuevo calentar. EJERCICIOS CAPITULO 18 18.4) Un jaguar XK8 convertible tiene un motor de 8 cilindros. Al principio de su carrera de compresión. Uno de los cilindros contiene 499 cm 3 de aire a presión atmosférica (1.01x10 5 Pa) y temperatura de 27°C. al final de la carrera, el aire se ha comprimido a un volumen de 46.2 cm 3 y la presión manométrica aumento a 2.72x10 6 Pa. Calcule la temperatura final. DATOS V 1 = 499cm 3 P AT = 1,01x10 5 Pa T 1 = 27°C = 300°K V 2 = 46,2 cm 3 P MAN = 2,72x10 6 Pa 18.9) Con los supuestos del ejemplo 18.4 (sección 18.1), ¿a que altura sobre el nivel del mar la presión del aire es 90% de la presión en el nivel del mar? DATOS P 0 = 1,013x10 5 Pa R = 8,314 J/mol.K M = 28,8x10 -3 Kg/mol (P 1 V 1 )/T 1 = (P 2 V 2 )/T 2 (P AT V 1 )/T 1 = ((P AT + P MAN )V2)/T 2 (499x1,01x10 5 )/300 = ((2,72x10 6 + 1,01x10 5 )x46,2)/T 2 T 2 =775°K =503°C P = P 0 e –Mgy/RT (90/100)P 0 = P 0 e –Mgy/RT Mgy/RT = 1,243x10 -4 y 91170 = 1,013x10 5 xe -1,243x10 -4 y Ln(91170/(1,013x10 5 )) = 1,243x10 -4 y y =847m 18.14) ¿Cuántos moles hay en un frasco con 1.00 kg de agua? ¿Cuántas moléculas? La masa molar del agua es de 18.0 g/mol. DATOS m AGUA = 1Kg = 1000g M AGUA = 18g/mol 18.19) a) El oxígeno (O 2 ) tiene una masa molar de 32.0 g/mol. Calcular la energía cinética de traslación media de una molécula de oxígeno a 300°K, b) Calcule el valor medio del cuadrado de su rapidez. c) Calcule su rapidez eficaz d) Calcule la cantidad de movimiento de una molécula de oxigeno que viaja con esta rapidez e) suponga que una molécula de oxigeno que viaja con esta rapidez rebota entre los costados opuestos de un recipiente cubico de 0.1m por lado. ¿Qué fuerza media ejerce sobre cada una de las paredes del recipiente? f) Calcule la fuerza media por unidad de área g) ¿Cuantas moléculas de oxigeno con esta rapidez se necesitan para producir una presión media de 1 atm.? h) Calcule el número de moléculas de oxigeno contenidas realmente en un recipiente d este tamaño a 300°K y presión atmosférica i) Su respuesta la inciso h) deberá ser 3 veces mayor que su respuesta en g) ¿Cuál es el origen de esta discrepancia? DATOS a) M = 32 g/mol T = 300°K k = 1,381x10 -23 J/molécula.K b) c) n = 1000/18 mol n =55,556mol 55molx(6.023x10 23 moléculas/1mol) = 3,35x10 5 moléculas E TRAS = (3/2) k/T E TRAS = (3/2)x1,381x10 -23 x300 E TRAS =6,21x10 -21 J V MED 2 = 2x E TRAS /m V MED 2 = 2x6,21x10 -21 /6,023x10 23 x32x10 -3 V MED 2 =6,44x10 -43 m 2 /s 2 V EF = (3xRxT/M) 1/2 V EF = (3x8,3145x300/32x10 -3 ) 1/2 V EF =483,57m/s d) e) f) g) h) i) 18.24) Deduzca la ecuación (18.33) a partir de la ecuación (18.32). L = mV L = ((32x10 -3 )/(6,023x10 23 ))x483,57 L =2,57x10 -23 Kg.m/s F MED = 2K S /L F MED = (2x6,21x10 -21 )/0,1 F MED =1,24x10 -19 J F MEDxAREA = F MED /L 2 F MEDxAREA = (1,24x10 -19 )/0,1 2 F MEDxAREA =1,24x10 -17 Pa N. Molec = F/( F MED xArea) N. Molec = 1,03x10 -5 Pa/1,24x10 -10 Pa N. Molec =8,15x10 21 moléculas N. Molec = PVN A /RT N. Molec = 6,023x10 23 /0,082x300 N. Molec =2,45x10 22 moléculas Lo que explica esto que podemos tener la misma presión de dos maneras aumentando la rapidez de las moléculas o aumentando el número de moléculas y esto sucede en este caso. f(v) = 4π(m/2πkt) 3/2 v 2 e -mv 2 /2kt € = (1/2)mV 2 2€ = mV 2 f(v) = (8π/m)(m/2πkT) 3/2 €e -€/kT 18.29) Atmósfera de titán. Titán, el satélite más grande de Saturno, tiene una gruesa atmosfera de nitrógeno. En su superficie, la presión es de 1.5 atmosferas terrestres y la temperatura es de 94k a) ¿cuál es la temperatura de la superficie en °c b) calcule la densidad de la superficie en la atmosfera de titán en moléculas por metro cubico c) Compare la densidad de la atmosfera superficial de titán con la densidad de atmosfera de la tierra a 22°c ¿cuál de ellos tiene la atmosfera más densa? DATOS a) P T = 1,5atm T T = 94°K T TIERRA = 22°C b) n = P = (1.5 atm)(1.013 x10 +5 Pa/atm) = 1.172 molecules/m^26 V kT (1.381 x10 -23 J/molecule K)(94 K) c) Para la tierra tenemos: p =1.0 atm =1.013×105 Pa and T = 22°C = 295 K . N= (1.0 atm)(1.013 10 Pa/atm) = 2.5 10 molecules/m^3 V (1.381 10 J/molecule K)(295 K) La atmosfera del titan es 5 veces mayor que la de la tierra. 18.34) Usted tiene 2 recipientes idénticos, el uno contiene el gas A y el otro el gas B. las masas de estas moléculas son m A = 3.34x10 -27 Kg y m B = 5.34x10 -26 Kg. Ambos gases están a la misma presión y 10°C a) ¿Cuáles de las moléculas A o B tiene la mayor energía cinética de traslación por molécula a la mayor rapidez eficaz? Ahora usted desea elevar la temperatura de solo uno de esos recipientes de manera que ambos gases tengan la misma rapidez eficaz b) ¿de cuál gas elevaría la temperatura? c) ¿A qué temperatura lograra su cometido? d) una vez que haya logrado su meta ¿Qué moléculas A o B tiene ahora la mayor energía cinética de traslación media por molécula? a) E tras.A = 3/2 kT = 3/2 (3.34x10 -27 ) (283°K) = 1.42x10 -24 J E trasB. = 3/2 kT = 3/2 (5.34x10 -26 ) (283°K) = 1.42x10 -24 J 94 = 273 + °C °C =- 179°C Son de igual energía cinética trasnacional. b) La rapidez eficaz de A es la mayor, así que hay que elevar la temperatura del gas B. c) PV = nRT T = = = 4249.94° C d) La del gas B ya que a ese gas elevamos la temperatura por lo tanto tendrá mayor movimiento de sus moléculas en su interior y a su ves mayor energía cinética de traslación. 18.39) a) Demuestre que un proyectil con masa m puede escapar de la superficie del planeta si se lanza verticalmente hacia arriba con una energía cinética mayor que mgR donde g es la gravedad y R el radio del planeta ignore la resistencia del aire. b) Para la tierra. A que temperatura a que temperatura en la energía cinética escaparía una molécula de Nitrógeno? c) Repita el inciso b pero en la luna. d) Aunque la tierra y la luna tienen temperaturas superficiales similares la luna prácticamente no tiene atmosfera, explique. a) ; ; ; Entonces si se lanza el proyectil con una K= se alcanzara la altura R pero si es mayor a K se el proyectil saldrá de la superficie de la tierra. b) K=(3nRT)/2 ; ; ) ; = = 18211.38 K c) = = 823.52 K d) Esto es debido a que el radio y gravedad de la tierra son muchos más grandes que los de la luna por eso si sus temperaturas son similares en la tierra se tiene que aumentar mucho más a temperatura para que salga una partícula de su superficie. 18.44) a)Explique por qué en un gas de N moléculas el número de moléculas cuya rapidez está en el intervalo finito de v a v + ∆v es ∆N=N∫ f(v)dv b) si ∆v es pequeño ,f(v)es aproximadamente constante en el intervalo, y ∆N=Nf(V) ∆ v. Para oxigeno gaseoso (O2, masa molar= 32.0g/mol) a T=300 K, use esta aproximación para calcular el número de moléculas cuya rapidez está a ∆v=20m/s O menos de v. exprese su respuesta como múltiplo de N. C) repita el inciso b) yc) para una temperatura de 600 k e) repita los incisos b) y c) para una temperatura de 150 k f) ¿Que le dicen estos resultados acerca de la temperatura? ¿Concuerdan sus conclusiones con lo que se muestra en la figura a) Para el O2, la masa es de m=M/Na= 5.32X10-26 kg V+∆v dN = Nf (v)dv y ∆N=N∫v f(v)dv b) v=vmp= √2kT/m in f(vmp ) =4 ( ) ( ) √ c) para e−48 , and f (v)Δv = 2.94×10−21 PREGUNTAS CAPITULO 18 18.1) En la sección 18.1 se dice que, en condiciones ordinarias, no es posible cambiar individualmente la presión, el volumen o la temperatura sin afectar las demás. Sin embargo, al evaporarse un líquido, su volumen cambia, aunque su presión y temperatura son constantes. ¿Es inconsistente esto? ¿Por qué? Si, es inconsistente esto ya que la presión, temperatura y volumen estan relacionadas entre si, y por ende si cambia una va a cambiar las demás magnitudes. Y además al evaporarse no serian condiciones normales, y entonces se tiene que tomar en cuenta que la energia interviene. 18.2) En la ecuación del gas ideal, ¿podría emplearse la temperatura Celsius equivalente en lugar de la temperatura Kelvin si se usara un valor numérico apropiado de la constante R?¿Por qué? Si. La letra R es la constante de los gases o constante del gas ideal; y su valor numérico depende de las unidades de P, V, T. En unidades de SI, con P en Pa (1 Pa=1N/ ) y el volumen en , el mejor valor de R es 8.314472 . En cálculos químicos los volúmenes suelen expresarse en litros y en atmósferas y sería R= 0.08206 . 18.3) En una noche fría podemos “ver nuestro aliento”. ¿Es verdad esto? ¿Qué vemos realmente? ¿Este fenómeno depende de la temperatura del aire, de la humedad, o de ambas cosas?, Explique. Lo que vemos al hablar en temperaturas frias, es la condensación de las moléculas que expulsamos al hablar con las moléculas del ambiente, debido a que nuestras moléculas esta a una alta temperatura en comparación a las del ambiente. 18.4) Cuando se conduce un automóvil a cierta distancia, la presión del aire en los neumáticos aumenta. ¿Por qué? ¿Es aconsejable extraer aire para reducir la presión? ¿Por qué? A cuasa del rozamientos de las llantas del automóvil con el asfalto estas se calientan, por lo tanto el aire contenido dentro de las llantas se expande. Si, porque si reducimos el aire reducimos el volumen y la llantas se expanderan con facilidad y se reducirá la presión en ellas. 18.5) El refrigerante de un radiador de automóvil se mantiene a una presión mayor que la atmosférica. ¿Porqué es deseable esto? La tapa del radiador libera refrigerante si la presión manométrica de éste alcanza cierto valor, por lo regular 15lb/in 2 . ¿Por qué no simplemente se sella el sistema? En un radiador de automóvil la presión interior debe ser siempre mayor que la presión exterior, esto se debe a que si la presión atmosférica es mayor que la presión en el radiador éste podría llegar a comprimirse o aplastarse. La presión es inversamente proporcional al volumen, por lo cual si la presión ha disminuido y ha alcanzado el valor de 15lb/in 2 el volumen aumenta razón por la cual la tapa del radiador libera refrigerante. Debido a esta relación entre la presión y el volumen el sistema no puede simplemente sellarse porq en ese caso consideraríamos que el volumen se mantendrá constante. 18.6 ) La comida no envuelta que se encuentra en un congelador sufre deshidratación, conocida como “quemadura de congelador”. ¿Por qué? El exceso de baja temperatura en un congelador, hace que se pierdan las propiedades de la comida que no se cubre, por tanto tiende a desidratarse a causa ausencia de calor. 18.7) La “liofilización” implica el mismo proceso que la “quemadura de congelador” mencionada en la pregunta anterior. Para liofilizar la comida esta generalmente se congela, se coloca en una cámara al vacio y se irradia con infrarrojo ¿Por que se usa vacio? ¿Por qué se usa radiación? ¿Qué ventajas podría tener la liofilización sobre el secado ordinario? Se usa el vacio para que la comida no tenga un medio con el que reaccione y se deshidrate. Se usa radiación por es la única forma de transmitir temperatura a través del vacio, por que la conducción y convección necesitan de un medio. La ventaja seria que con la liofilización la comida no se deshidrataría y duraría más tiempo fresca; caso contrario al de que se seque ordinariamente en el que se deshidrataría muy rápido. 18.8) Un grupo de estudiantes viajaron en auto desde su Universidad casi al nivel del mar a las montañas para esquiar el fin de semana. Al llegar descubrieron que las bolsas de papas fritas que llevaban se habían reventado. ¿Qué causó esto? Esto sucede debido a que al aumentar la altura, la presión aplicada sobre la bolsa de papas por parte de la tierra disminuye; entonces la presión existente del aire dentro de la bolsa hace que la misma se rompa para llegar a un equilibrio de presión a dicha altura. 18.9) ¿Cómo enfría nuestro cuerpo la evaporación del sudor de la piel? Si la temperatura central del cuerpo se incrementa por el calor, unos dos millones de glándulas sudoríparas distribuidas por la piel humedecen su superficie, mediante la secreción de sudor. Esta mezcla de agua y sustancias minerales, que se secan sobre la piel, se enfría al evaporarse, liberando al cuerpo del exceso de calor. 18.10) Un recipiente rígido y perfectamente aislado tiene una membrana que divide su volumen en mitades. Un lado contiene un gas a una temperatura absoluta T 0 y presión p 0 mientras que la otra mitad está completamente vacía. De repente, se forma un pequeño orificio en la membrana permitiendo que el gas filtre hacia la otra mitad hasta que termina por ocupar el doble de su volumen original. En términos de T 0 y P 0 ¿Cuál será la nueva temperatura y presión del gas cuando se distribuye equitativamente en ambas mitades del recipiente? Explique su razonamiento. P 1 V 1 /T 1 =P 2 2V 1 /T 2 T 2 =T 1 P 2 =P 1 /2 V 2 =2V 1 Es un proceso isotérmico donde la temperatura permanece constante y la presión final es la mitad de la inicial. 18.11) (a) ¿Que tiene mas atomos, un kg de hidrogeno o un kg de plomo? ¿Cuál tiene mas masa? (b) ¿Qué tiene mas atomos un mol de hidrogeno o un mol de plomo? ¿Cuál tiene mas masa? Explique su razonamiento. a) El hidrógeno tiene más átomos que el plomo porque su peso atómico es menor por lo que necesita más átomos para tener 1000g. El hidrógeno y el plomo tienen la misma masa de 1000g. b) Un mol de hidrógeno tiene la misma masa que un mol de plomo porque un mol átomo de un elemento está dado por, entonces un mol de H y un mol de Pb tienen 6.022*10 23 átomos. El Pb tiene mas masa que el H porque su peso atómico es mayor. Peso atómico Pb = 207.19 gr. Peso atómico H = 1.008 gr. 18.12) Usar los conceptos del modelo cinético molecular para explicar: a) porque la presión de un gas en un contenedor incremente mientras el calor es añadido al gas. b) porque la presión de un gas incrementa mientras comprimimos el gas, aun si no cambiamos su temperatura. a) si se le aumenta la temperatura a un gas, se le comunica energía a este, por lo que sus partículas aumentan su velocidad, haciendo que al momento de chocar contra el recipiente lo hagan con más fuerza, y al ser la misma área en contacto, aumenta la presión. b) si se reduce el volumen, disminuye el espacio en el cual pueden moverse las moléculas, por lo que los choques son más consecutivos y los realizan con más fuerza. 18.13) La proporción de diversos gases en la atmosfera cambia un poco con la altura, cabría esperar que la proporción de oxigeno a gran altura fuera mayor o menor que en nivel del mar, en comparación con la proporción del nitrógeno? Por qué? La proporción de oxigeno a gran altura seria menor que la proporción de nitrógeno, debido primero por la altura, y también porque existe menor cantidad de oxigeno que nitrógeno. 18.14) Comente esta afirmación: si se mezclan dos gases, para que estén en equilibrio térmico deben tener la misma rapidez molecular media. ¿Es correcta? Explique por qué. No necesariamente porque la rapidez media está relacionada con la masa: m kT v t 8 = , por lo tanto si los gases en equilibrio térmico tienen diferente masa, no tendrán la misma rapidez molecular media. 18.15) El modelo cinético molecular contiene un supuesto oculto respecto a la temperatura de las paredes del recipiente. ¿Cuál es? ¿Qué sucedería si no fuera valido? Este supuesto nos dice que las paredes del recipiente son perfectamente rígidas, y con masa infinita ; no se pueden mover. Si este supuesto no fuera verdadero ocurriría que en este modelo no se puede asegurar que existe conservación de la energía. 18.16) La temperatura de un gas ideal es directamente proporcional a la energía cinética media de sus moléculas . si un recipiente con gas ideal pasa junto a usted a 2000m/s ¿es mayor su temperatura q si estuviese en reposo? Explique su razonamiento. Al mover la caja completa las moléculas estarían en reposo con respecto a la caja, y tendrían una temperatura constante. 18.17) Si se aumenta la presión en un gas monoatómico ideal mientras se mantiene constante el número de moles. Que sucede con la energía cinética de traslación media de un átomo del gas? Es posible modificar tanto el volumen como la presión del gas ideal y mantener constante la energía cinética de traslación media de sus átomos? K=(3nRT)/2 ; PV=nRT : K=(3PV)/2 La energía cinética de traslación media es proporcional a P eso quiere decir que mientras V permanezca constante y P aumente K va a aumentar. Si es posible modificar P y V para que K se mantenga constante ya que P es inversamente proporcional a la V y podrían cambiar convenientemente para que no cambie K. 18.18) Al deducir la ecuación del gas ideal del modelo cinético molecular, despreciamos la energía potencial debido a la gravedad terrestre. ¿ se justifica esta omisión? ¿Por qué? Esto se debe a que la masa puntual de cada particula sugiere que esta sea despreciable; lo cual hace que se pueda despreciar la energía potencial causada por la tierra. 18.19) La deducción de la ecuación del gas ideal incluyo el supuesto de que el numero de moléculas es muy grande y podemos calcularla fuerza media debido a muchos choques. Sin embargo, esa ecuación solo se cumple con exactitud a bajas presiones, donde las moléculas son pocas y dispersas. ¿ hay una inconsistencia aquui?. Explique. No es inconsistente, pues las adiciones hechas a la ecuación original de estado de gases ideales, contiene las correcciones necesarias para aplicarse a gases de diferentes características. Además resultados experimentales y de comparación entre los resultados obtenidos con la ecuación para gases ideales y otras más complejas (Van der waals), muestran que en determinados casos la variación es insignificante. 18.20) Un tanque de almacenamiento de gas tiene una pequeña fuga La presión en el tanque baja con mayor rapidez si el gas es hidrogeno o helio que si es oxigeno porque? Si es helio debido a que es más liviano que el oxigeno y por lo tanto tendrá más fluidez 18.21) Consideremos dos muestras de gas ideal a la misma temperatura: La muestra A tiene la misma masa total que la muestra B, pero las moléculas de la muestra A tiene una mayor masa molar que la muestra B. En cual muestra el total de la energía cinética es mayor?. Se puede responder la pregunta dependiendo de la estructura molecular del gas? Por que si o por que no? La energía cinética total seria la suma de las energías internas, la muestra A al poseer mayor masa molar posee menos moléculas y por lo tanto esta poseerá menos energía cinética que la muestra B 18.22) La temperatura de un gas monoatómico ideal aumenta de 25°C a 50°C, ¿Aumenta al doble la energía cinética de traslación media de cada átomo de gas? Explique, si su respuesta es no, ¿Cuál sería la temperatura final si la energía cinética de traslación media se duplicara? K tr(50) / K tr(25) = =1,084 No es el doble K tr(50) = 2 K tr(25) 3/2 k Tf = 2 (3/2) k (298) Tf= 2(298) Tf= 596 K = 323 °C 18.23) Si la velocidad de la raíz cuadrada media de los átomos de un gas ideal se duplicó, por que factor de la temperatura Kelvin de la del gas se incrementará? Explique. Debería aumentarse al doble, ya que la variación de la temperatura depende de la velocidad, es decir, que un aumento de temperatura significa un aumento d energía y por ende un aumento de rapidez cuadrada media. 18.24) a) si usted aplica una misma cantidad de calor a 1 mol de un gas monoatómico que a un gas diatómico, ¿Cuál de ellos (si acaso) aumentará más su temperatura? Físicamente, ¿Por qué los gases diatómicos tienen mayor capacidad calorífica molar que los gases monoatómicos? Aumentará más su temperatura el gas monoatómico, porque tiene una menor capacidad calorífica molar, es decir necesita menos calor para aumenta su temperatura. Los gases diatómicos tienen una mayor capacidad calorífica, porque por cada átomo se tiene 3 grados de libertad (3/2 KT), correspondientes a sus tres dimensiones, entonces 2 átomos tendrán el doble. 18.25 ) La aplicación de la sección 18.4 concluyo que todos los gases diatómicos ideales tienen la misma capacidad calorífica Cv. ¿significa esto que se requiere la misma cantidad de calor para elevar la temperatura de 1g de cada uno de ellos en 1k? Explique su razonamiento. En un gas diatómico la energía total puede encontrarse en forma de energía cinética de traslación y también en forma de energía cinética de rotación, eso hace que los gases diatómicos puedan almacenar más energía a una temperatura dada. A temperaturas próximas a la temperatura ambiente la energía interna y la capacidad caloríficas vienen dadas por: 18.26) En un gas que contiene N moléculas ¿sería correcto decir que el numero de moléculas con rapidez v es igual a f(v)? ¿O que ese número está dado por Nf(v)? Se puede analizar el numero de moléculas con Nf(v) ya que la función de distribución del número total de moléculas N está dada por dN=Nf(v)dv en el intervalo v y (v+dv) 18.27) Imagine un filtro de aire especial en la ventana de una casa. Los diminutos agujeros del filtro solo dejan salir moléculas que se mueven con mas rapidez mínima y solo dejan entrar moléculas las que se mueven con menor rapidez ¿Qué efecto tendría este filtro sobre la temperatura inferior de la casa? Que al entrar y salir moléculas de la casa ,el calor fluye naturalmente de un lugar a otro y según la segunda ley de la termodinámica es posible que alguna ves el calor fluya de un cuerpo frio a una caliente como de un caliente a un cuerpo frio. 18.28) Un vaso con agua a temperatura ambiente se coloca en una campana en la que se va reduciendo gradualmente la presión del aire. Cuando la presión del airese reduce lo suficiente , el agua comienza a hervir. La temperatura del agua no aumenta al hervir; de hecho baja un poco. Explique estos fenómenos. De acuerdo con la isoterma correspondiente al agua podemos decir que si la presión disminuye lo suficiente, el agua podría hervir sin necesidad de que se aumente su temperatura. Esto se debe a que la presión del vapor que se encuentra sobre el liquido sobrepasa a la presión ejercida sobre el, por parte del aire, lo que hace que las moléculas puedan evaporarse con mayor facilidad. 18.29) Es fácil resbalar caminando sobre hielo, sobre todo si usamos patines de hielo ¿Qué nos dice esto acerca de cómo el punto de fusión del hielo depende de la presión? Explique. Esto se debe debido a que si al hielo se le aumenta la presión, entonces la temperatura también aumenta, y por lo tanto podemos concluir que el punto de fusión del hielo depende de la presión. 18.30) Las ventosas hidrotermales son aberturas en el piso oceanico que descargan agua muy caliente. El agua que sale de una de ellas cerca de la costa de Oregon, a 2400 metros de profundidad, esta a 279°C. A pesar de su alta temperatura el agua no hierve. ¿Por qué? Porque existe mucha presión, y esto dificulta el proceso de cambio de fase; además de que el calor se transmite rápidamente hacia el resto de agua. 18.31) Las áreas oscuras de la superficie lunar se llaman “mares”, y en alguna época se pensó que eran cuerpos de agua. En realidad estos mares son llanuras de lava solidificada. Dado que no hay atmosfera en la luna ¿ como puede explicarse la ausencia de agua liquida en su superficie?. Puesto que no existe atmosfera el aua necesita directamente de esta para poder existir, ademas que si las bajisimas temperaturas de la luna puede solidificar lava en segundos, no existiria agua liquida ya que su punto de congelacion es mas bajo. 18.32) Además de las instrucciones normales impresas en una caja de arroz, hay “instrucciones para cocer a gran altura”. La única diferencia es que se siguiere usar un mayor volumen de agua y mayor tiempo de cocción para cocer el arroz a gran altura. ¿Por qué dependen de la altura las instrucciones? Debido aunque la presión atmosférica varia con la atura en la atmósfera terrestre y debido al aumento del volumen debido al choque entre las moléculas del arroz y las del agua la energía producida esta produce que exista un aumento en el volumen del arroz ya que las moléculas del agua se adhieren a las del arroz y por eso se da ese aumento. DEBER DE FISICA II CAPITULO 17 Y 18 PREGUNTAS Y PROBLEMAS ING. ANIBAL CRUZ GRUPO #3: BYRON SUNTAXI SUNTAXI C. ALFREDO LOOR CEVALLOS JOSE LUIS TELLO ROBERTO CAICEDO FECHA DE ENTREGA: 12/04/20011