GUIA DE TERMODINAMICA PREGUNTAS TIPO ICFES1. De las siguientes temperaturas de 1 litro de agua a presión de 1 bar, la menor es A. 273 K B. 32ºF C. -5ºC D. 250 K 2. Se tiene agua fría a 10 o C y agua caliente a 50 o C y se desea tener agua a 30 o C, la proporción de agua fría : agua caliente que se debe mezclar es A. 1 : 1 B. 1 : 2 C. 1 : 4 D. 1 : 5 3. Desde hace mucho tiempo, sobre una mesa se encuentran un recipiente con agua, un pedazo de madera y un trozo de vidrio. Simultáneamente se coloca un termómetro en contado con cada uno de estos objetos. Es correcto afirmar que la lectura A. en los tres termómetros será la misma B. del termómetro del agua es mayor que las otras dos C. del termómetro del vidrio es mayor que las otras dos D. del termómetro de la madera es mayor que las otras dos 4. Se desean almacenar 9 litros de agua a 30°C dentro de un recipiente térmico. Para ello se cuenta con dos ollas A y B que tienen 3 y 6 litros de agua respectivamente. Si la temperatura del agua en la olla B es de 20°C, entonces, la temperatura del agua en la olla A debe ser A. 30°C B. 35°C C. 40°C D. 50°C Para determinar el valor de la presión atmosférica en cierta región se sabe que el punto de ebullición del agua en ese lugares 94°C, y se tiene la información de las gráficas. 5. Se puede concluir que el valor de la presión, en esa región, es aproximadamente A. 0.85 Atm. B. 0.90 Atm. C. 0.80 Atm. D. 0.77 Atm. 6. Dentro de un recipiente que contiene 1 kg de agua se introduce un bloque de cobre de 1 kg a 100 ºC. Cuando el sistema alcanza el equilibrio térmico su temperatura es 55 °C. La gráfica de barras que muestra la relación entre el calor cedido por el bloque (Qc) y el calor recibido por el agua (Qr) es RESPONDA LAS PREGUNTAS 7 A 9 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACION La gráfica muestra la densidad de una sustancia sólida en función de la temperatura. 7. El volumen en cm3 de 5 kg de esta sustancia a la temperatura de 5°C es A. 0,625 B. 6,25 C. 62,5 D. 625 8. El volumen de estos 5 kg cambia al variar su temperatura. Con base en la gráfica se puede concluir que su volumen es A. mínimo cuando su temperatura es de -15°C. B. mínimo cuando su temperatura es de 5°C. C. máximo cuando su temperatura es de 5°C. D minimo cuando su temperatura es de 15°C 9. Si se toma un bloque de esta sustancia a temperatura T= 10°C y se coloca en una tina con agua a temperatura T = 20°C es correcto afirmar que al cabo de cierto tiempo el A. peso del bloque ha aumentado. B. peso del bloque ha disminuido. C. volumen del bloque ha aumentado. D. volumen del bloque ha disminuido. 10. Se tiene una barra metálica de longitud L0 a temperatura T0 inicialmente. La barra se dilata o encoge debido a cambios de temperatura, obedeciendo la ley ∆L = α L0∆T donde ∆L y ∆T son los cambios de longitud y temperatura respectivamente, y a es una constante de dilatación para cada material La banda se somete a cambios de temperatura. Se obtiene la siguiente gráfica de ∆L en función del tiempo La diferencia de temperaturas entre t= 0 min y t= 8 min es 11. Por la mañana cuando vamos al baño, pisamos el tapete y luego la baldosa, sintiendo “más fría” la baldosa que el tapete (fig. 1). Al medir la temperatura del tapete y de la baldosa se encuentra que están a la misma temperatura (fig. 2). De lo anterior se afirma que A. la baldosa absorbe calor más rápido que el tapete B. el tapete absorbe calor más rápido que la baldosa C. la baldosa absorbe calor y el tapete no D. el tapete absorbe calor y la baldosa no 12. Dentro de una probeta de vidrio con coeficiente de expansión volumétrica βv hay un líquido, de coeficiente de expansión volumétrico βl hasta una altura h. (βv < βl). Cuando se aumenta la temperatura del sistema, es cierto que A. la altura del líquido disminuye, porque el recipiente de vidrio aumenta su tamaño B. la altura del líquido aumenta, porque el recipiente de vidrio se contrae C. la altura del líquido aumenta, pues su volumen aumenta más que el volumen del recipiente de vidrio D. la altura del líquido disminuye, pues su volumen aumenta menos que el del recipiente de vidrio 13. Un balón de laboratorio con agua en su interior es calentado por un mechero como se observa en la figura 1 (F1). Cuando el agua alcanza su empieza a transformarse en vapor que llena todo el balón como se muestra en la figura 2 (F2). Luego el balón se tapa, el mechero se retira, y el balón se coloca sobre una ducha de agua fría como se ilustra en la figura 3 (F3). La presión en el punto P dentro del balón en el instante ilustrado es F3 es A. es mayor que la presión atmosférica B. es menor que la presión atmosférica C. es igual a la presión atmosférica D. no depende de la temperatura del vapor 14. Para comparar las temperaturas de dos porciones de un gas ideal de masas iguales confinadas en recipientes de igual volumen, sin la ayuda de un termómetro, es suficiente conocer A. la presión de cada uno de los gases B. el volumen de los recipientes C. la capacidad calorífica de cada uno de los gases D. las masas de los gases 15. A recipientes iguales que contienen respectivamente 1 litro, 2 litros y 3 litros de agua, se les suministra calor hasta que llegan a sus puntos de ebullición. Respecto a la relación de estas temperaturas de ebullición se puede afirmar que es A. igual en los 3 recipientes. B. mayor en el recipiente de 1 litro. C. mayor en el recipiente de 3 litros. D. menor en el recipiente de 3 litros. 16. Si la temperatura inicial del agua en los tres recipientes es la misma, la cantidad de calor absorbida por el agua hasta el momento en que alcanza el punto de ebullición es A. la misma en los tres recipientes. B. dependiente del volumen del agua e independiente de la temperatura inicial. C. dependiente del volumen del agua y de la temperatura inicial. D. directamente proporcional al volumen del recipiente. 17. En la siguiente gráfica se observa el comportamiento del volumen de 1 g de agua cuando se le aplica calor a presión atmosférica. De acuerdo con la información contenida en la gráfica la temperatura para la cual la densidad del agua es máxima es A. 8 o C B. 16 o C C. 0 o C D. 4 o C 18. Una cubeta con hielo recibe constantemente calor de un mechero como se aprecia en la figura. De la gráfica que muestra la temperatura dentro de la vasija en función del tiempo, se concluye que entre A. t4 y t5, el agua cambia de estado líquido a gaseoso B. t1, y t2, el hielo cambia de estado sólido a líquido C. t3, y t4, el agua permanece en estado liquido D. to y t1, el hielo cambia a estado líquido RESPONDA LAS PREGUNTAS 19 y 20 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Un émbolo cuya sección transversal circular tiene 1 m 2 de área, se encuentra dentro de un cilindro liso. A cada lado del émbolo se encuentra la misma cantidad de aire a una presión de 3,6 Pa. Si el émbolo se desplaza 0,1 m hacia la derecha de la posición mostrada en la figura y se libera, oscilará como muestra la gráfica de X contra t. La temperatura del aire se mantiene constante. 19. El período del movimiento del émbolo vale A. 0,1 s B. 1 s C. 1/2 s D. 1/4 s 20. En el instante t = 3/4 s sucede que A. la rapidez del émbolo vale cero B. la fuerza neta sobre el émbolo vale cero C. la presión del aire en la cámara A es mayor que la del B D. la aceleración del émbolo es máxima 21. En un recipiente hermético y aislado se tiene un gas ideal cuyas moléculas se mueven con rapidez promedio V. Si el volumen del recipiente se reduce a la cuarta parte mientras la presión se mantiene constante, se concluir que la velocidad promedio de las moléculas del gas después de la compresión es A. V B. V/2 C. V/4 D. 4V 22. En un recipiente hermético y aislado se encuentran millones de moléculas de oxígeno que se mueven arbitrariamente con rapidez promedio V1. Si se introducen en el recipiente moléculas de oxígeno cuya rapidez promedio es V2 tan que V11>V2, todo el conjunto de moléculas es V3, y se cumple que A. V3>V1 B. V1>V3>V2 C. V2=V3 D. V3<V2 RESPONDA LAS PREGUNTAS 23 A 24 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE NFORMACIÓN El recipiente ilustrado en La figura, contiene un gas ideal, inicialmente a una temperatura T. y que se encuentra en un medio a una temperatura Trn De acuerdo con a ey de enfriamiento de Newton la variación de temperatura (AT) d& gas (con su recipiente) durante un tempo At es tal que donde T es La temperatura deL gas en este ins tante y Trn ]a del medio ambiente. k es una cons tante que depende de gas y de recipiente. Para el gas mostrado en la figura se haflá que su temperatura en función d& tiempo es a presentada en la siguiente gráfica 23. De acuerdo con esta gráfica las temperaturas inicial y final del gas son respectivamente A. 100°C y 30°C B. 0°C y 15°C C. 30°C y100DC D. 15°C y 0°C 24. La gráfica de presión P contra el tiempo para & gas es En la ciudad A, a un recipiente que contiene gas ideal se conecta un tubo en forma de U parcialmente lleno con aceite. Se observa que el aceite sube hasta el nivel L1 como se muestra en la figura. El recipiente se transporta a la ciudad B. Allí el aceite sube hasta el nivel L2 que se muestra en la figura. 25. De lo anterior se concluye que A. la temperatura promedio de la ciudad B es mayor que la de A B. la temperatura promedio de la ciudad B es menor que la de A C. hubo una fuga de gas D. la ciudad B está a menor altura sobre el mar que la ciudad A RESPONDA LAS PREGUNTAS 26 A 28 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tienen tres cuerpos iguales aislados del medio ambiente, a temperatura T1, T2 y T3, tales que T1 > T3 > T2. Se ponen en contacto como lo muestra la figura 26. Inicialmente es correcto afirmar que A. 1 cede calor a 2 y 2 cede calor a 3 B. 1 cede calor a 2 y 3 cede calor a 2 C. 2 cede calor a 1 y 3 cede calor a 2 D. 2 cede calor a 1 y 2 cede calor a 3 27. Si la capacidad calorífica del cuerpo 1 es C, el calor que éste cede al cuerpo 2 hasta alcanzar la temperatura de equilibrio Tf vale 28. Al cabo de cierto tiempo los cuerpos alcanzan una temperatura constante Tf tal que T3 < Tf. La gráfica que mejor representa la temperatura del cuerpo 3 en función del tiempo es 29. El calor específico de un material se define como la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para elevar un grado absoluto la temperatura de dicho material. Dos bloques de masas iguales, calores específicos distintos e inicialmente a temperaturas distintas, están en contacto térmico y aislados térmicamente del exterior. En relación con esta situación se hacen las siguientes afirmaciones: I. Todo el calor que cede el bloque mas caliente lo absorbe el más frío II. La temperatura del bloque mas caliente disminuye tanto como aumenta la del mas frío Respecto a estas afirmaciones se puede decir que A. sólo la II es correcta B. ninguna de ellas es correcta C. ambas son correctas D. sólo la I es correcta RESPONDA LAS PREGUNTAS 30 A 31 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Cuando un termómetro de alcohol está en contacto con refrigerador, la columna de alcohol asciende 3 cm respecto a la altura inicial. Cuando el termómetro está en contacto con un helado, la columna de alcohol asciende 5 cm respecto a la altura inicial. 30. Acerca del proceso energético iniciado cuando el helado se introduce dentro del refrigerador, se puede afirmar que A. no hay intercambio de energía entre el helado y el refrigerador. B. fluye energía del helado al refrigerador. C. fluye energía del refrigerador al helado. D. no se modifica la temperatura del helado. 31. Mientras el helado y el refrigerador estén en equilibrio térmico, se puede afirmar que A. hay fluido neto del calor del helado al refrigerador. B. la energía interna del helado disminuye. C. el flujo neto de calor entre el helado y el refrigerador es cero. D. hay flujo neto de calor del refrigerador al helado 32. Los recipientes sellados 1, 2 y 3 de las figuras contienen agua con volúmenes V y 2V respectivamente, a los cuales se le transfieren iguales cantidades de energía calorífica. La variación de la temperatura en el recipiente 2 es A. mayor que en el 1. B. menor que en el 3. C. igual que en el 1 y el 3. D. mayor que en el 3 RESPONDA LAS PREGUNTAS 33 A 35 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La siguiente es la gráfica de la temperatura de 1 kg de helio como función del calor que este absorbe a presión atmosférica. 33. El calor latente de una sustancia es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para que la sustancia sufra un cambio de estado. De acuerdo con esto, el calor latente de evaporación del helio según la gráfica es A. 45 kJ/kg. B. 35 kJ/kg. C. 25 kJ/kg. D. 20 kJ/kg. 34. De la gráfica se puede concluir que a 4k, la muestra de helio A. absorbe calor sin elevar su temperatura. B. absorbe calor y así mismo eleva su temperatura. C. mantiene constante el calor absorbido y su temperatura. D. mantiene constante el calor absorbido y aumenta su temperatura. 35. Respecto al cambio de estado de la muestra que ilustra la gráfica a los 4K y sabiendo que la temperatura es proporcional a la energía cinética promedio del gas, se plantean las siguientes explicaciones: I. El calor absorbido por la muestra aumenta la energía potencial intermolecular, lo cual hace que los enlaces se rompan. II. El calor absorbido por la muestra aumenta la energía cinética de las moléculas haciendo que estas se separen entre si. III. El calor absorbido por la muestra disminuye la energía potencial de las moléculas permitiendo así que estas se rechacen entre si. De las anteriores explicaciones son correctas A. II Y III B. I Y II C. Solo III D. Solo I PARA LOS PROBLEMAS 36 Y 37 UTILICE LOS SIGUIENTES DATOS En la preparación de una sopa se utilizan ingredientes con masa mi y con un calor específico promedio . Además de los ingredientes se añade una masa m de agua cuyo calor específico es . 36. La energía que hay que cederle a la sopa para llevarla desde la temperatura ambiente To, hasta su punto de ebullición Te, es 37. Para terminar la sopa, una vez ésta se encuentra a la temperatura de ebullición, Te, se debe esperar a que la mitad del agua se evapore. Suponga que los ingredientes permanecen a la temperatura Te. Si es l el calor latente de vaporización del agua, la energía necesaria para evaporar el agua es igual a CONTESTE LAS PREGUNTAS 39 Y 39 TENIENDO EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La energía media por partícula de un gas ideal se puede calcular mediante la expresión T k m E . 2 3 2 1 2 = = 0 k: constante de Boltzman En el gas ideal se satisface que P.V = Nk.T 38. En un recipiente hermético y aislado se tiene un gas ideal cuyas moléculas se mueven con rapidez promedio 0 1. Si el volumen del recipiente se reduce a la cuarta parte mientras la presión se mantiene constante, se puede concluir que la velocidad promedio de las moléculas del gas después de la compresión es A. 0 1 B. 0 1/2 C. 0 1/4 D. 4 0 1 39. Mediante algún proceso se introducen en el recipiente moléculas de oxígeno cuya rapidez promedio es 0 2, tal que 0 1 > 0 2, un tiempo después la rapidez promedio de todo el conjunto de moléculas 0 3 cumple que A. 0 3 > 0 1 B. 0 1 > 0 2 > 0 3 C. 0 2 = 0 3 D. 0 3 < 0 2 40. Un tanque metálico lleno de gas es sumergido en un deposito de agua cuya temperatura es mayor a la del tanque. Después de sumergido el tanque en el agua sucede que A. la temperatura del gas aumenta y su presión disminuye B. la temperatura y la presión del gas disminuyen C. la temperatura y la presión del gas aumentan D. la temperatura del gas disminuye y su presión aumenta RESPONDA LAS PREGUNTAS 41 A 43 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El calor específico de una sustancia está definido por la expresión en donde Q es el calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para que su temperatura aumente en una unidad Se tiene un calorímetro (recipiente construido para aislar térmicamente su contenido del exterior) de masa despreciable, con una masa de agua M a temperatura T. 41. Se calientan 5g de agua de 15ºC a 19ºC. Si el calor específico del agua es 1 cal/gºC, el calor cedido al agua en el proceso es A. 75 cal B. 20 cal C. 95 cal D. 5 cal 42. Se introduce un cuerpo de masa m a temperatura T0. Si T0 > T, la temperatura Tf, a la cual llegará el sistema al alcanzar el equilibrio térmico, es A. T0 B. T C. menor que T D. menor que T0 pero mayor que T 43. Si Tf es la temperatura final del conjunto y es el calor específico del agua y el del cuerpo de masa m, el calor ganado por la masa de agua M es 44. De acuerdo con lo anterior, de las siguientes expresiones, la que es válida para el calor específico del cuerpo de masa m, es RESPONDA LAS PREGUNTAS 45 Y 46 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El calor específico de una sustancia está definido por la expresión T m Q A = ç en donde Q es el calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para que su temperatura aumente en una unidad. Se tiene un calorímetro (recipiente construido para aislar térmicamente su contenido del exterior) de masa despreciable, con una masa de agua M a temperatura T. 45. Se introduce un cuerpo de masa m a temperatura T0. Si T0 > T, la temperatura Tf, a la cual llegará el sistema al alcanzar el equilibrio térmico, es A. T0. B. T. C. menor que T. D. menor que T0 pero mayor que T. 46. Si Tf es la temperatura final del conjunto y ç 1 es el calor específico del agua y ç 2 el del cuerpo de masa m, el calor ganado por la masa de agua M es A. M ç 2 (T0 – Tf) B. M ç 2 (Tf – T0) C. M ç 1 (Tf – T) D. M ç 1 (T – Tf) RESPONDA LAS PREGUNTAS 47 A 49 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La figura muestra 2 vasos que contienen cada uno un litro de agua pura a temperaturas diferentes, por lo que sus densidades son diferentes. 47. Cuatro estudiantes exponen los siguientes argumentos mediante los cuales intentan determinar que la densidad del agua en el vaso 1 es menor que la del vaso 2 1. La temperatura es inversamente proporcional al volumen 2. la masa del agua contenida en el vaso 2 es menor que la del vaso 1 3. los cuerpos aumentan el volumen cuando la temperatura se incrementa, excepto el agua entre los 0°C y los 4°C 4. la masa del agua contenida en el vaso 1 es menor que la del vaso 2 De estas afirmaciones son correctas 1 y 2 B. 2 y 3 C. 3 y 4 D. 1 y 3 48. El número de moles de agua contenidos en el vaso 2, comparado con el número de moles de agua contenidos en el vaso 1 es A. casi el mismo B. 60% menor C. 25% mayor D. 25% menor 49. La masa de agua contenida en el vaso 1 se mezcla con el doble de masa de agua a 20°C. Con respecto a la mezcla se puede afirmar que A. su volumen es el triple del volumen de agua contenida inicialmente en el vaso 1 B. el calor transferido en la mezcla vale 50 julios C. su densidad es menor que la densidad del agua contenida inicialmente en el vaso 1 D. su temperatura es la mitad de la del agua contenida inicialmente en el vaso 1 CONTESTE LAS PREGUNTAS 50 Y 51 DEACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tienen n partículas de un gas ideal a temperatura T0 y presión P0, dentro de un recipiente hermético. En general la temperatura del gas se puede expresar como donde es la energía promedio de las partículas del gas. En este caso 50. En las condiciones iniciales del gas, se le introducen N partículas de la misma especie cuya energía cinética promedio es 2 0. La energía promedio de las partículas del gas es 51. La presión dentro del recipiente se puede expresar como GAS IDEAL Una caja de longitud L consta de dos compartimientos separados por una pared delgada móvil. La caja está sumergida en un baño de aguas que mantiene en todo momento la misma temperatura T en ambos compartimientos. En el compartimiento 1 hay 2n moles de un gas ideal y en el compartimiento 2 hay n moles del mismo gas. Cuando se sueltan los tornillos A y B que sostienen la pared delgada AB en el centro, esta se desliza sin fricción a lo largo de la caja. 52. La gráfica que mejor representa la compresión del gas en el compartimiento 2 es 53. Después de soltar los tornillos, la condición para que la pared delgada esté en equilibrio dentro de la caja es que A. la temperatura de los compartimientos sea la misma, porque en ese caso la energía interna por mol de gas es la misma en ambos. B. el volumen de gas en ambos compartimientos sea igual, porque las condiciones de temperatura y presión no cambian. C. la presión del gas en ambos lados de la pared delgada sea la misma, porque en ese caso la fuerza neta sobre la pared delgada será nula. D. la cantidad de gas sea la misma en ambos compartimientos, porque en ese caso la masa del gas es la misma en cada lado. 54. Al soltar los tornillos, la pared delgada se desplazará dentro de la caja. Cuando la pared se encuentre en la posición de equilibrio estará a una distancia del punto O igual a A. 1/2 L B. 2/3 L C. 1/3 L D. 5/6 L RESPONDA LAS PREGUNTAS 55 A 57 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Un cilindro contiene cierta cantidad de gas atrapado mediante un émbolo de masa M que puede deslizarse sin fricción. Este conjunto se va sumergiendo muy lentamente con rapidez constante en agua como se muestra en la figura, mientras todo el conjunto se mantiene a 20ºC. La gráfica de la presión (P) contra el volumen del gas encerrado (V) se muestra a continuación: 55. Durante los primeros instantes, la gráfica cualitativa de la presión como función del tiempo es 56. Con respecto al trabajo realizado sobre el gas, mientras su volumen pasa de 10 m 3 a 4 m 3 , es acertado afirmar que es A. menor que 1,8 Joules B. casi igual a 4 Joules C. un valor entre 3 Joules y 3,5 Joules D. mucho mayor que 4 Joules 57. El trabajo realizado sobre el gas es igual a A. el calor cedido por el gas durante el proceso B. el cambio en la energía interna del gas durante el proceso C. el calor proporcionado al gas durante el proceso D. la energía cinética promedio de las moléculas del gas 58. La primera ley de la termodinámica relaciona las cantidades físicas de energía interna (∆E) calor (Q) y trabajo (W=P ∆ V) donde P y V son presión y Volumen respectivamente. A un recipiente cerrado que contiene un gas se le suministra calor por medio de un mechero, si todo el calor se convierte en energía térmica en el gas, se sabe que éste A. no realiza trabajo porque es un proceso isotérmico. B. no realiza trabajo porque es un proceso isovolumétrico. C. realiza trabajo porque es un proceso adiabático. D. realiza trabajo porque es un proceso isobárico 59. La eficiencia para una máquina térmica se define como donde W es el trabajo realizado por la máquina y QA es el calor suministrado a la máquina. Una máquina realiza trabajo W = QA - QC donde QC es el calor cedido por la máquina al medio. La eficiencia de este proceso es menor que 1 porque: A. el calor suministrado es mayor que el calor cedido. B. el calor cedido es mayor que el calor suministrado. C. el trabajo realizado por la máquina es igual al calor suministrado. D. el trabajo sobre por la máquina es igual al calor cedido 60. Un cilindro metálico con gas en su interior tiene una tapa que permanece en equilibrio en la posición 1, gracias a la acción de un resorte como se indica en la figura. Al calentar el cilindro con un mechero la tapa se desplaza desde la posición 1 hasta la posición 2. Entonces es correcto afirmar que A. la fuerza que ejerce el gas sobre la tapa es mayor en 1 que en 2 B. la fuerza que ejerce el gas sobre la tapa es mayor en 2 que en 1 C. la presión del gas es la misma en las dos posiciones de la tapa D. la presión del gas disminuye a medida que la tapa sube 61. Se somete un gas ideal al proceso cíclico 1-2-3-1 esquematizado en la figura V vs T donde V es volumen y T es temperatura. El mismo proceso esquematizado en la gráfica Presión vs Volumen es CONTESTE LAS PREGUNTAS 62 A 64 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El trabajo realizado por un gas, cuando pasa del estado A al estado B, en una gráfica presión contra volumen equivale al área bajo la curva como se indica en la figura. La primera ley de la termodinámica establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor que recibe o cede el sistema menos el trabajo realizado sobre o por el sistema La energía interna de un gas perfecto depende sólo de la temperatura. 62. Cuando el sistema vuelve a su estado inicial A, tenemos que la variación de energía interna fue A. mayor que cero B. igual a cero C. igual al calor recibido D. menor que cero 63. Si el gas ideal es sometido a un proceso a temperatura constante tenemos que Q = W, porque A. el sistema ha efectuado un ciclo B. la energía interna no varía C. el sistema está aislado térmicamente D. no hay flujo de calor hacia el sistema 64. Si el gas ideal pasa de un estado “1” a un estado “2”, estando aislado térmicamente, tenemos que A. ∆U = -W B. ∆U = Q C. W = - Q D. W=Q 65. En dos recipientes de iguales volúmenes se tienen gases ideales. La masa de cada molécula del gas del primer recipiente es m1 y la rapidez promedio de esas moléculas es V1. Para el gas del recipiente 2 estas magnitudes correspondientemente valen m2 y V2, cumpliéndose que m1 > m2 y V1 >V2. Los recipientes contienen iguales cantidades de moléculas Acerca de las presiones y temperaturas de estos gases se puede afirmar que A. las presiones son iguales pero T1 es mayor que T2 B. las presiones son iguales pero T1 es menor que T2 C. P1 es mayor que P2 y T1 es mayor que T2 D. P1 es menor que P2 y T1 es menor que T2 66. Se calientan 5g de agua de 15ºC a 19ºC. Si el calor específico del agua es 1 cal/gºC, el calor cedido al agua en el proceso es A. 75 cal B. 20 cal C. 95 cal D. 5 cal RESPONDA LAS PREGUNTAS 67 Y 68 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Un pistón encierra cierta cantidad de un gas ideal como insinúa la figura. La siguiente es la gráfica de presión (P) contra volumen (V), que se obtiene al someter el sistema a un ciclo termodinámico 67. De acuerdo con esto, durante el proceso de 1 a 2, de las siguientes afirmaciones, la única que podría ser cierta es A. la temperatura del gas encerrado es constante B. el trabajo del gas sobre el pistón vale cero C. el émbolo se movió con rapidez constante D. la temperatura del gas disminuyó 68. Si las presiones y los volúmenes en los puntos 1 y 3 son conocidos (Pf, Vf), y la temperatura en el punto 1 es To, la temperatura en el punto 3 es A. o o f T V V B. o o o f f T P V P V C. o o f f o T P V P V D. o o f T P P RESPONDA LAS PREGUNTAS 69 Y 70 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Un globo que contiene una cantidad constante de gas m se encuentra sobre el suelo tal como lo muestra la figura: Por medio de la llama el gas aumenta su temperatura. Justo antes de encender la llama, la temperatura del gas es To y su volumen es Vo. La tela de cual está hecha el globo es muy elástica de tal forma que se estira con gran facilidad, lo cual asegura que la presión dentro del globo es igual a la atmosférica. 69. Cierto tiempo después de haber encendido la llama sucede que el gas. A. disminuye su presión B. aumenta su densidad C. aumenta de volumen D. disminuye su masa 70. Cuando la temperatura del gas es T, su densidad es A. 2 0 0 | . | \ | T T V m B. 2 0 0 | | . | \ | T T V m C. | | . | \ | 0 0 T T V m D. | . | \ | T T V m 0 0 EL MOTOR DE GASOLINA 71. En el interior de cada pistón del motor de un carro, la gasolina mezclada con aire hace explosión cuando salta la chispa eléctrica en la bujía. La explosión produce gases en expansión que mueven el pistón ¿Cuál es la secuencia que mejor describe las transformaciones de energía en el pistón? (la flecha significa: se transforma en) A. Energía eléctrica de la bujía energía mecánica de expansión de los gases energía mecánica de los pistones. B. Energía química de la mezcla combustible-aire energía mecánica de expansión de los gases energía mecánica del pistón. C. Energía eléctrica de la bujía energía química de la mezcla calor energía mecánica del pistón. D. Energía química de la mezcla energía eléctrica de la bujía energía mecánica del pistón. 72. Después de que ha saltado la chispa dentro del pistón, los gases se expanden y hacen retroceder el pistón. Suponiendo que la temperatura es constante en el proceso de expansión, ¿cuál de los siguientes diagramas Presión - Volumen (P-V) representa mejor la expansión de los gases dentro de un pistón? 73. ¿Cuál de los siguientes diagramas Temperatura -Volumen (T-V) representa la expansión de la pregunta anterior? RESPONDA LAS PREGUNTAS 74 Y 75 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tiene un recipiente cilíndrico de área A. Se llena con agua hasta una altura h. Un émbolo unido a un resorte de longitud natural y constante elástica k, se instalan sobre el recipiente con agua como se ilustra en la figura. 74. Si el montaje se introduce en una cámara de vacío, la presión en un punto en el fondo del recipiente es A. la del émbolo, más la atmosférica B. la atmosférica, más la del fluido C. la del fluido, más la del émbolo D. la atmosférica, más la del fluido, más la del émbolo 75. Si se saca el montaje de la cámara de vacío, para que la presión en el fondo del recipiente sea igual a cuando estaba dentro de la cámara, se puede usar en el montaje A. un recipiente con base de menor área B. un líquido más denso que el agua C. un resorte de menor constante elástica D. una mayor cantidad de agua CONTESTE LAS PREGUNTAS 76 Y 77 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tienen dos muestras de dióxido de carbono CO2 a las mismas condiciones de volumen Vi=0.5m 3 , presión Pi=1000Pa y temperatura Ti=305K. Bajo estas condiciones es posible considerar el CO2 como un gas ideal. Sobre una de las muestras se realiza un proceso isotérmico desde el estado inicial A hasta el estado final B y sobre la otra se realiza un proceso adiabático desde el estado inicial A hasta el estado final C, como se indica en la gráfica P vs V. 76. Teniendo en cuenta que W representa el trabajo hecho por el CO2 y Q el calor absorbido por el CO2, se puede afirmar que A. WA→B = W A→C B. QAC = QAB C. W A→B > W A→C D. QAC > QAB 77. La gráfica P contra T de los procesos A→B y A→C de las respectivas muestras es RESPONDA LAS PREGUNTAS 78 Y 79 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El dispositivo indicado en la figura consta de una caja dividida en dos partes por un émbolo sin fricción. En el compartimiento de la izquierda hay n moles de gas ideal y un resorte de constante K y longitud natural l que sujeta el émbolo permaneciendo elongado en equilibrio, como se muestra. 78. De acuerdo con ésto y sabiendo que la temperatura del gas es To, se tiene que la constante K del resorte es igual a 79. Si en el compartimiento vacío de la situación anterior se introducen n moles de gas ideal, sucederá que el émbolo A. permanece en donde estaba, pues las presiones de los gases son iguales en los dos compartimientos B. se corre hacia la izquierda puesto que el nuevo gas ejerce fuerza sobre el émbolo C. se corre hacia la derecha dado que el resorte debe comprimir el nuevo gas D. puede moverse a un lado u otro dependiendo de la presión del vacío en la situación inicial el mechero se retira. 16 C o C.1 m hacia la derecha de la posición mostrada en la figura y se libera. D. D. Si el émbolo se desplaza 0. Cuando se aumenta la temperatura del sistema. pues su volumen aumenta menos que el del recipiente de vidrio 13. 0 C o D. la presión de cada uno de los gases B. el agua permanece en estado liquido D. V/4 D. la cantidad de calor absorbida por el agua hasta el momento en que alcanza el punto de ebullición es A. C. 16. directamente proporcional al volumen del recipiente. el hielo cambia de estado sólido a líquido C. A recipientes iguales que contienen respectivamente 1 litro. es cierto que A. to y t1. es igual a la presión atmosférica D. es mayor que la presión atmosférica B. 0. la altura del líquido aumenta. y t4. se concluir que la velocidad promedio de las moléculas del gas después de la compresión es A. t3. Un balón de laboratorio con agua en su interior es calentado por un mechero como se observa en la figura 1 (F1). 1/2 s D. En el instante t = 3/4 s sucede que A. menor en el recipiente de 3 litros. se concluye que entre A. En un recipiente hermético y aislado se encuentran millones de moléculas de oxígeno que se mueven arbitrariamente con rapidez promedio V1. la aceleración del émbolo es máxima 21. y se cumple que A. 1/4 s 20. V2=V3 D. mayor en el recipiente de 3 litros. A cada lado del émbolo se encuentra la misma cantidad de aire a una presión de 3. 19. 4V 22. Dentro de una probeta de vidrio con coeficiente de expansión volumétrica βv hay un líquido. La temperatura del aire se mantiene constante. la misma en los tres recipientes. De la gráfica que muestra la temperatura dentro de la vasija en función del tiempo. Una cubeta con hielo recibe constantemente calor de un mechero como se aprecia en la figura. (βv < βl). la fuerza neta sobre el émbolo vale cero C. igual en los 3 recipientes. 2 Si el volumen del recipiente se reduce a la cuarta parte mientras la presión se mantiene constante. oscilará como muestra la gráfica de X contra t.6 Pa. t4 y t5. 18. Luego el balón se tapa. la presión del aire en la cámara A es mayor que la del B D. Un émbolo cuya sección transversal circular tiene 1 m de área.12. El período del movimiento del émbolo vale A. V3<V2 De acuerdo con la información contenida en la gráfica la temperatura para la cual la densidad del agua es máxima es A. sin la ayuda de un termómetro. V/2 C. V1>V3>V2 C. es menor que la presión atmosférica C. 2 litros y 3 litros de agua. la altura del líquido aumenta. Cuando el agua alcanza su empieza a transformarse en vapor que llena todo el balón como se muestra en la figura 2 (F2). mayor en el recipiente de 1 litro. 17. 1 s C. y el balón se coloca sobre una ducha de agua fría como se ilustra en la figura 3 (F3). se encuentra dentro de un cilindro liso. es suficiente conocer A. dependiente del volumen del agua e independiente de la temperatura inicial. la capacidad calorífica de cada uno de los gases D. pues su volumen aumenta más que el volumen del recipiente de vidrio D. dependiente del volumen del agua y de la temperatura inicial. porque el recipiente de vidrio se contrae C. Para comparar las temperaturas de dos porciones de un gas ideal de masas iguales confinadas en recipientes de igual volumen. V3>V1 B. el volumen de los recipientes C. se les suministra calor hasta que llegan a sus puntos de ebullición. de coeficiente de expansión volumétrico βl hasta una altura h. el agua cambia de estado líquido a gaseoso B. Si la temperatura inicial del agua en los tres recipientes es la misma. V B. Respecto a la relación de estas temperaturas de ebullición se puede afirmar que es A. C. B. las masas de los gases 15. todo el conjunto de moléculas es V3. En un recipiente hermético y aislado se tiene un gas ideal cuyas moléculas se mueven con rapidez promedio V. la rapidez del émbolo vale cero B. el hielo cambia a estado líquido RESPONDA LAS PREGUNTAS 19 y 20 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La presión en el punto P dentro del balón en el instante ilustrado es F3 es A.1 s B. En la siguiente gráfica se observa el comportamiento del volumen de 1 g de agua cuando se le aplica calor a presión atmosférica. porque el recipiente de vidrio aumenta su tamaño B. Si se introducen en el recipiente moléculas de oxígeno cuya rapidez promedio es V2 tan que V11>V2. no depende de la temperatura del vapor 14. t1. B. la altura del líquido disminuye. la altura del líquido disminuye. 8 C o B. 4 C o . y t2. Todo el calor que cede el bloque mas caliente lo absorbe el más frío II. Si la capacidad calorífica del cuerpo 1 es C. a temperatura T1. La gráfica de presión P contra el tiempo para & gas es En la ciudad A. la temperatura promedio de la ciudad B es menor que la de A C. ambas son correctas D. calores específicos distintos e inicialmente a temperaturas distintas. De lo anterior se concluye que A. 30°C y100DC D. De acuerdo con esta gráfica las temperaturas inicial y final del gas son respectivamente A. 1 cede calor a 2 y 2 cede calor a 3 B. 0°C y 15°C C. 25. Inicialmente es correcto afirmar que A. En relación con esta situación se hacen las siguientes afirmaciones: I. contiene un gas ideal. k es una cons tante que depende de gas y de recipiente. hubo una fuga de gas D. 2 cede calor a 1 y 2 cede calor a 3 27. 100°C y 30°C B. Se observa que el aceite sube hasta el nivel L1 como se muestra en la figura. 15°C y 0°C 24. La gráfica que mejor representa la temperatura del cuerpo 3 en función del tiempo es 23.RESPONDA LAS PREGUNTAS 23 A 24 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE NFORMACIÓN RESPONDA LAS PREGUNTAS 26 A 28 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tienen tres cuerpos iguales aislados del medio ambiente. y que se encuentra en un medio a una temperatura Trn De acuerdo con a ey de enfriamiento de Newton la variación de temperatura (AT) d& gas (con su recipiente) durante un tempo At es tal que 26. sólo la II es correcta B. Para el gas mostrado en la figura se haflá que su temperatura en función d& tiempo es a presentada en la siguiente gráfica 28. la temperatura promedio de la ciudad B es mayor que la de A B. La temperatura del bloque mas caliente disminuye tanto como aumenta la del mas frío Respecto a estas afirmaciones se puede decir que A. Se ponen en contacto como lo muestra la figura El recipiente ilustrado en La figura. inicialmente a una temperatura T. 2 cede calor a 1 y 3 cede calor a 2 D. ninguna de ellas es correcta C. la ciudad B está a menor altura sobre el mar que la ciudad A 29. El calor específico de un material se define como la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para elevar un grado absoluto la temperatura de dicho material. a un recipiente que contiene gas ideal se conecta un tubo en forma de U parcialmente lleno con aceite. El recipiente se transporta a la ciudad B. Allí el aceite sube hasta el nivel L2 que se muestra en la figura. tales que T1 > T3 > T2. T2 y T3. sólo la I es correcta . Dos bloques de masas iguales. 1 cede calor a 2 y 3 cede calor a 2 C. Al cabo de cierto tiempo los cuerpos alcanzan una temperatura constante Tf tal que T3 < Tf. el calor que éste cede al cuerpo 2 hasta alcanzar la temperatura de equilibrio Tf vale donde T es La temperatura deL gas en este ins tante y Trn ]a del medio ambiente. están en contacto térmico y aislados térmicamente del exterior. D. igual que en el 1 y el 3. C. En un recipiente hermético y aislado se tiene un gas ideal cuyas moléculas se mueven con rapidez promedio 1. La variación de la temperatura en el recipiente 2 es De las anteriores explicaciones son correctas A. fluye energía del refrigerador al helado. II Y III B. 35 kJ/kg. 36. El calor latente de una sustancia es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para que la sustancia sufra un cambio de estado. D. Solo III D. B. hay fluido neto del calor del helado al refrigerador. mayor que en el 3 RESPONDA LAS PREGUNTAS 33 A 35 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La siguiente es la gráfica de la temperatura de 1 kg de helio como función del calor que este absorbe a presión atmosférica. oxígeno cuya rapidez promedio es tal que 1 > 2. C. De la gráfica se puede concluir que a 4k. se puede concluir que la velocidad promedio de las moléculas del gas después de la compresión es C. La energía que hay que cederle a la sopa para llevarla desde la temperatura ambiente To. se puede afirmar que A. una vez ésta se encuentra a la temperatura de ebullición. la temperatura y la presión del gas aumentan D. 1 3 E m 2 k . Además de los ingredientes se añade una masa m de agua cuyo calor específico es . un tiempo después la rapidez promedio de todo el conjunto de moléculas 2. El calor absorbido por la muestra aumenta la energía potencial intermolecular. Respecto al cambio de estado de la muestra que ilustra la gráfica a los 4K y sabiendo que la temperatura es proporcional a la energía cinética promedio del gas. la energía interna del helado disminuye. la temperatura del gas disminuye y su presión aumenta . absorbe calor y así mismo eleva su temperatura. no se modifica la temperatura del helado. De acuerdo con esto. B.T 2 2 k: constante de Boltzman En el gas ideal se satisface que P. B. A. 1/2 1/4 D. lo cual hace que los enlaces se rompan. Para terminar la sopa. se puede afirmar que A. mayor que en el 1. mantiene constante el calor absorbido y aumenta su temperatura. 4 1 39. Un tanque metálico lleno de gas es sumergido en un deposito de agua cuya temperatura es mayor a la del tanque. C.T 38. II. la temperatura del gas aumenta y su presión disminuye B. a los cuales se le transfieren iguales cantidades de energía calorífica. Solo I PARA LOS PROBLEMAS 36 Y 37 UTILICE LOS SIGUIENTES DATOS En la preparación de una sopa se utilizan ingredientes con masa mi y con un calor específico promedio . 20 kJ/kg. menor que en el 3. 3 cumple que 3>1 C. 31. D. III. hasta su punto de ebullición Te. 3 < 2 40. D.V = Nk. I Y II C. B. El calor absorbido por la muestra disminuye la energía potencial de las moléculas permitiendo así que estas se rechacen entre si. C. 34. se plantean las siguientes explicaciones: I. Mientras el helado y el refrigerador estén en equilibrio térmico. B.RESPONDA LAS PREGUNTAS 30 A 31 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Cuando un termómetro de alcohol está en contacto con refrigerador. el calor latente de evaporación del helio según la gráfica es A. B. Cuando el termómetro está en contacto con un helado. la muestra de helio A. hay flujo neto de calor del refrigerador al helado 32. Acerca del proceso energético iniciado cuando el helado se introduce dentro del refrigerador. 2 y 3 de las figuras contienen agua con volúmenes V y 2V respectivamente. C. fluye energía del helado al refrigerador. la temperatura y la presión del gas disminuyen C. Si el volumen del recipiente se reduce a la cuarta parte mientras la presión se mantiene constante. Después de sumergido el tanque en el agua sucede que A. el flujo neto de calor entre el helado y el refrigerador es cero. 25 kJ/kg. la columna de alcohol asciende 3 cm respecto a la altura inicial. Mediante algún proceso se introducen en el recipiente moléculas de 33. 30. la columna de alcohol asciende 5 cm respecto a la altura inicial. Los recipientes sellados 1. 1> 2 > 3 D. Si es l el calor latente de vaporización del agua. 35. El calor absorbido por la muestra aumenta la energía cinética de las moléculas haciendo que estas se separen entre si. absorbe calor sin elevar su temperatura. no hay intercambio de energía entre el helado y el refrigerador. 45 kJ/kg. mantiene constante el calor absorbido y su temperatura. se debe esperar a que la mitad del agua se evapore. Suponga que los ingredientes permanecen a la temperatura Te. la energía necesaria para evaporar el agua es igual a CONTESTE LAS PREGUNTAS 39 Y 39 TENIENDO EN CUENTA LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La energía media por partícula de un gas ideal se puede calcular mediante la expresión A. 1 B. 2 = 3 A. es 37. D. Te. 20 cal C. el calor ganado por la masa de agua M es A. La temperatura es inversamente proporcional al volumen 2. 41. la que es válida para el calor específico m. Se introduce un cuerpo de masa m a temperatura T0. Si Tf es la temperatura final del conjunto y 1 es el calor específico del agua y 2 el del cuerpo de masa m. B. 5 cal 42. el calor transferido en la mezcla vale 50 julios C. 25% mayor D. 50. 60% menor C. comparado con el número de moles de agua contenidos en el vaso 1 es A. La masa de agua contenida en el vaso 1 se mezcla con el doble de masa de agua a 20° C. 47. 2 y 3 C. a la cual llegará el sistema al alcanzar el equilibrio térmico. 3 y 4 específico del agua y el del cuerpo de masa m. En las condiciones iniciales del gas. la masa del agua contenida en el vaso 1 es menor que la del vaso 2 De estas afirmaciones son correctas 1y2 B. menor que T0 pero mayor que T. De acuerdo con lo anterior. 1 y 3 48. Se introduce un cuerpo de masa m a temperatura T0. D. su temperatura es la mitad de la del agua contenida inicialmente en el vaso 1 CONTESTE LAS PREGUNTAS 50 Y 51 DEACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tienen n partículas de un gas ideal a temperatura T0 y presión P0. su densidad es menor que la densidad del agua contenida inicialmente en el vaso 1 D. el calor ganado por la masa de agua M es 44. En general la temperatura del gas se puede expresar como donde es la energía promedio de las partículas del gas. menor que T0 pero mayor que T 43. la masa del agua contenida en el vaso 2 es menor que la del vaso 1 3. C. Cuatro estudiantes exponen los siguientes argumentos mediante los cuales intentan determinar que la densidad del agua en el vaso 1 es menor que la del vaso 2 1. 95 cal D. la temperatura Tf. La energía promedio de las partículas del gas es 2 (T0 – Tf) M 2 (Tf – T0) M 1 (Tf – T) M 1 (T – Tf) M 51. Si el calor específico del agua es 1 cal/gºC. 25% menor 49.RESPONDA LAS PREGUNTAS 41 A 43 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El calor específico de una sustancia está definido por la expresión en donde Q es el calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para que su temperatura aumente en una unidad Se tiene un calorímetro (recipiente construido para aislar térmicamente su contenido del exterior) de masa despreciable. su volumen es el triple del volumen de agua contenida inicialmente en el vaso 1 B. de las siguientes expresiones. Si T0 > T. T0. Se calientan 5g de agua de 15ºC a 19ºC. dentro de un recipiente hermético. D. C. el calor cedido al agua en el proceso es A. Si T0 > T. excepto el agua entre los 0° C y los 4° C 4. Con respecto a la mezcla se puede afirmar que A. casi el mismo B. se le introducen N partículas de la misma especie cuya energía cinética promedio es 2 0. menor que T D. es del cuerpo de masa D. es A. T C. los cuerpos aumentan el volumen cuando la temperatura se incrementa. por lo que sus densidades son diferentes. Si Tf es la temperatura final del conjunto y es el calor RESPONDA LAS PREGUNTAS 47 A 49 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN La figura muestra 2 vasos que contienen cada uno un litro de agua pura a temperaturas diferentes. la temperatura Tf. menor que T. con una masa de agua M a temperatura T. El número de moles de agua contenidos en el vaso 2. T0 B. T. 75 cal B. En este caso RESPONDA LAS PREGUNTAS 45 Y 46 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El calor específico de una sustancia está definido por la expresión Q mT en donde Q es el calor que es necesario suministrar a la unidad de masa de esa sustancia para que su temperatura aumente en una unidad. es A. 46. Se tiene un calorímetro (recipiente construido para aislar térmicamente su contenido del exterior) de masa despreciable. 45. con una masa de agua M a temperatura T. B. a la cual llegará el sistema al alcanzar el equilibrio térmico. La presión dentro del recipiente se puede expresar como . La gráfica que mejor representa la compresión del gas en el compartimiento 2 es 57. La primera ley de la termodinámica relaciona las cantidades físicas de energía interna (∆E) calor (Q) y trabajo (W=P ∆ V) donde P y V son presión y Volumen respectivamente. realiza trabajo porque es un proceso isobárico 59. 2/3 L C. C. D. mientras todo el conjunto se mantiene a 20ºC. mientras su 3 3 volumen pasa de 10 m a 4 m .GAS IDEAL Una caja de longitud L consta de dos compartimientos separados por una pared delgada móvil. 1/2 L B. Una máquina realiza trabajo W = QA . Después de soltar los tornillos. la temperatura de los compartimientos sea la misma. no realiza trabajo porque es un proceso isovolumétrico. la presión del gas disminuye a medida que la tapa sube 61. menor que 1. B. porque en ese caso la energía interna por mol de gas es la misma en ambos. la pared delgada se desplazará dentro de la caja. la fuerza que ejerce el gas sobre la tapa es mayor en 1 que en 2 B. un valor entre 3 Joules y 3. La gráfica de la presión (P) contra el volumen del gas encerrado (V) se muestra a continuación: Un cilindro metálico con gas en su interior tiene una tapa que permanece en equilibrio en la posición 1. En el compartimiento 1 hay 2n moles de un gas ideal y en el compartimiento 2 hay n moles del mismo gas. Al soltar los tornillos. 52. la presión del gas es la misma en las dos posiciones de la tapa D.5 Joules D. el calor suministrado es mayor que el calor cedido. se sabe que éste A. Al calentar el cilindro con un mechero la tapa se desplaza desde la posición 1 hasta la posición 2. el calor cedido por el gas durante el proceso B. el calor proporcionado al gas durante el proceso D. El trabajo realizado sobre el gas es igual a A.QC donde QC es el calor cedido por la máquina al medio. D. mucho mayor que 4 Joules . Cuando la pared se encuentre en la posición de equilibrio estará a una distancia del punto O igual a A. el volumen de gas en ambos compartimientos sea igual. La eficiencia para una máquina térmica se define como donde W es el trabajo realizado por la máquina y QA es el calor suministrado a la máquina. C. porque las condiciones de temperatura y presión no cambian. Con respecto al trabajo realizado sobre el gas.8 Joules B. el trabajo realizado por la máquina es igual al calor suministrado. casi igual a 4 Joules C. el trabajo sobre por la máquina es igual al calor cedido 60. es acertado afirmar que es A. porque en ese caso la masa del gas es la misma en cada lado. 54. la presión del gas en ambos lados de la pared delgada sea la misma. A un recipiente cerrado que contiene un gas se le suministra calor por medio de un mechero. la gráfica cualitativa de la presión como función del tiempo es Se somete un gas ideal al proceso cíclico 1-2-3-1 esquematizado en la figura V vs T donde V es volumen y T es temperatura. el calor cedido es mayor que el calor suministrado. gracias a la acción de un resorte como se indica en la figura. Cuando se sueltan los tornillos A y B que sostienen la pared delgada AB en el centro. la fuerza que ejerce el gas sobre la tapa es mayor en 2 que en 1 C. la cantidad de gas sea la misma en ambos compartimientos. La eficiencia de este proceso es menor que 1 porque: A. realiza trabajo porque es un proceso adiabático. 55. Entonces es correcto afirmar que A. no realiza trabajo porque es un proceso isotérmico. el cambio en la energía interna del gas durante el proceso C. C. esta se desliza sin fricción a lo largo de la caja. la condición para que la pared delgada esté en equilibrio dentro de la caja es que A. si todo el calor se convierte en energía térmica en el gas. 53. 5/6 L RESPONDA LAS PREGUNTAS 55 A 57 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Un cilindro contiene cierta cantidad de gas atrapado mediante un émbolo de masa M que puede deslizarse sin fricción. El mismo proceso esquematizado en la gráfica Presión vs Volumen es 56. Este conjunto se va sumergiendo muy lentamente con rapidez constante en agua como se muestra en la figura. B. Durante los primeros instantes. 1/3 L D. porque en ese caso la fuerza neta sobre la pared delgada será nula. B. D. la energía cinética promedio de las moléculas del gas 58. La caja está sumergida en un baño de aguas que mantiene en todo momento la misma temperatura T en ambos compartimientos. mayor que cero B. estando aislado térmicamente. mT V0 T0 D. La masa de cada molécula del gas del primer recipiente es m1 y la rapidez promedio de esas moléculas es V1. aumenta de volumen D. tenemos que A. durante el proceso de 1 a 2. ∆U = -W B. Cierto tiempo después de haber encendido la llama sucede que el gas. la temperatura del gas es To y su volumen es Vo. disminuye su masa 70. la temperatura en el punto 3 es 65. 5 cal m T0 V0 T 2 B. 75 cal B. cumpliéndose que m1 > m2 y V1 >V2. Pf Po To RESPONDA LAS PREGUNTAS 69 Y 70 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN En dos recipientes de iguales volúmenes se tienen gases ideales. 66.Q D. menor que cero 63. la energía interna no varía C. La primera ley de la termodinámica establece que la variación de la energía interna de un sistema es igual al calor que recibe o cede el sistema menos el trabajo realizado sobre o por el sistema La energía interna de un gas perfecto depende sólo de la temperatura. W=Q La siguiente es la gráfica de presión (P) contra volumen (V). Justo antes de encender la llama. no hay flujo de calor hacia el sistema 64. A. Cuando la temperatura del gas es T. lo cual asegura que la presión dentro del globo es igual a la atmosférica.CONTESTE LAS PREGUNTAS 62 A 64 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN El trabajo realizado por un gas. el trabajo del gas sobre el pistón vale cero C. su densidad es A. P1 es menor que P2 y T1 es menor que T2 Un globo que contiene una cantidad constante de gas m se encuentra sobre el suelo tal como lo muestra la figura: Por medio de la llama el gas aumenta su temperatura. Vf). las presiones son iguales pero T1 es mayor que T2 B. RESPONDA LAS PREGUNTAS 67 Y 68 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Un pistón encierra cierta cantidad de un gas ideal como insinúa la figura. en una gráfica presión contra volumen equivale al área bajo la curva como se indica en la figura. Si el gas ideal pasa de un estado “1” a un estado “2”. el sistema está aislado térmicamente D. Cuando el sistema vuelve a su estado inicial A. . las presiones son iguales pero T1 es menor que T2 C. cuando pasa del estado A al estado B. Vo Pf V f Po To D. Si el gas ideal es sometido a un proceso a temperatura constante tenemos que Q = W. 20 cal C. porque A. tenemos que la variación de energía interna fue A. Los recipientes contienen iguales cantidades de moléculas Acerca de las presiones y temperaturas de estos gases se puede afirmar que A. igual a cero C. La tela de cual está hecha el globo es muy elástica de tal forma que se estira con gran facilidad. la temperatura del gas disminuyó 68. el émbolo se movió con rapidez constante D. disminuye su presión B. Para el gas del recipiente 2 estas magnitudes correspondientemente valen m2 y V2. De acuerdo con esto. la única que podría ser cierta es A. la temperatura del gas encerrado es constante B. P1 es mayor que P2 y T1 es mayor que T2 D. el calor cedido al agua en el proceso es A. el sistema ha efectuado un ciclo B. de las siguientes afirmaciones. V f Pf Vo Po To C. W = . 69. 95 cal D. A. mT V0 T0 m T0 V0 T 2 C. y la temperatura en el punto 1 es To. 62. Si el calor específico del agua es 1 cal/gºC. Vf Vo To B. que se obtiene al someter el sistema a un ciclo termodinámico 67. Se calientan 5g de agua de 15ºC a 19ºC. igual al calor recibido D. ∆U = Q C. Si las presiones y los volúmenes en los puntos 1 y 3 son conocidos (Pf. aumenta su densidad C. Si el montaje se introduce en una cámara de vacío. Teniendo en cuenta que W representa el trabajo hecho por el CO2 y Q el calor absorbido por el CO2. puede moverse a un lado u otro dependiendo de la presión del vacío en la situación inicial . se tiene que la constante K del resorte es igual a 74. Energía eléctrica de la bujía energía mecánica de expansión de los gases energía mecánica de los pistones. se instalan sobre el recipiente con agua como se ilustra en la figura. un recipiente con base de menor área B. más la del fluido. 72. Energía química de la mezcla energía eléctrica de la bujía energía mecánica del pistón. 78. sucederá que el émbolo A. B. más la del fluido C. W A→B > W A→C D. se corre hacia la derecha dado que el resorte debe comprimir el nuevo gas D. C. como se indica en la gráfica P vs V. la atmosférica.EL MOTOR DE GASOLINA 75. como se muestra. permanece en donde estaba. La gráfica P contra T de los procesos A→B y A→C de las respectivas muestras es RESPONDA LAS PREGUNTAS 78 Y 79 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN 73. Si se saca el montaje de la cámara de vacío. Energía química de la mezcla combustible-aire energía mecánica de expansión de los gases energía mecánica del pistón. pues las presiones de los gases son iguales en los dos compartimientos B. una mayor cantidad de agua CONTESTE LAS PREGUNTAS 76 Y 77 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN 71. En el interior de cada pistón del motor de un carro. Si en el compartimiento vacío de la situación anterior se introducen n moles de gas ideal. En el compartimiento de la izquierda hay n moles de gas ideal y un resorte de constante K y longitud natural l que sujeta el émbolo permaneciendo elongado en equilibrio. la atmosférica. más la del émbolo 79. ¿Cuál de los siguientes diagramas Temperatura -Volumen (T-V) representa la expansión de la pregunta anterior? RESPONDA LAS PREGUNTAS 74 Y 75 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Se tiene un recipiente cilíndrico de área A. para que la presión en el fondo del recipiente sea igual a cuando estaba dentro de la cámara. se corre hacia la izquierda puesto que el nuevo gas ejerce fuerza sobre el émbolo C.5m . la del fluido. Energía eléctrica de la bujía energía química de la mezcla calor energía mecánica del pistón. se puede afirmar que A. los gases se expanden y hacen retroceder el pistón. W A→B = W A→C B. Suponiendo que la temperatura es constante en el proceso de expansión. QAC > QAB 77. D. presión Pi=1000Pa y temperatura Ti=305K. Después de que ha saltado la chispa dentro del pistón. un líquido más denso que el agua C. Sobre una de las muestras se realiza un proceso isotérmico desde el estado inicial A hasta el estado final B y sobre la otra se realiza un proceso adiabático desde el estado inicial A hasta el estado final C. Bajo estas condiciones es posible considerar el CO2 como un gas ideal.Volumen (P-V) representa mejor la expansión de los gases dentro de un pistón? Se tienen dos muestras de dióxido de carbono CO2 a las 3 mismas condiciones de volumen Vi=0. Un émbolo unido a un resorte de longitud natural y constante elástica k. más la atmosférica B. El dispositivo indicado en la figura consta de una caja dividida en dos partes por un émbolo sin fricción. la presión en un punto en el fondo del recipiente es A. 76. La explosión produce gases en expansión que mueven el pistón ¿Cuál es la secuencia que mejor describe las transformaciones de energía en el pistón? (la flecha significa: se transforma en) A. un resorte de menor constante elástica D. se puede usar en el montaje A. la del émbolo. De acuerdo con ésto y sabiendo que la temperatura del gas es To. más la del émbolo D. QAC = QAB C. la gasolina mezclada con aire hace explosión cuando salta la chispa eléctrica en la bujía. Se llena con agua hasta una altura h. ¿cuál de los siguientes diagramas Presión .