Pontificia Universidad Católica del Perú Física 2Estudios Generales Ciencias Problemas propuestos 1. Un gas ideal se somete a un proceso cíclico termodinámico que consta de dos etapas isobáricas y de dos isotérmicas, como se muestra en la figura. Demuestre que el trabajo neto hecho durante el ciclo es W P (V2 V1 ) ln( P2 P ) 1 1 2. Un gas ideal es sometido al proceso cíclico mostrado en la figura. De A a B, el proceso es adiabático, y de B a C es isobárico con 100 kJ de flujo de calor hacia el sistema. De C a D, el proceso es isotérmico, y de D a A es isobárico con 150 kJ de flujo de calor saliendo del sistema. Determine la diferencia de energía interna que hay entre B y A ( U B U A ). 3. Un recipiente en la forma de un cascarón esférico tiene un radio interior a y un radio exterior b. La pared tiene una conductividad térmica k. Si el interior se mantiene a una temperatura T1 y el exterior se encuentra a una temperatura inferior, T2. Muestre que la corriente de calor entre las 4 k ab (T1 T2 ) superficies es H b a Un salón tiene una ventana de 1 metro de alto por 2 metros de ancho. Para disminuir el flujo de calor a través de la ventana, se han colocado dos vidrios de 6 mm de espesor, dejando entre ellos una separación de aire de 12 mm, tal como se muestra en la figura. La temperatura de la superficie del vidrio que se encuentra al interior del salón es de 20°C mientras que la superficie del vidrio que se encuentra al exterior es de 3°C. Determine la corriente de calor por conducción en la condición de estado estable a través de la ventana. ( k vidrio 0,2 cal / s m C ; k aire 0,006 cal / s m C ) 1 4. ¿cuál es la temperatura de la superficie inferior de la olla. en una hora? 14 (El coeficiente de convección natural de una pared vertical plana h 0. hacia el aire circundante que está a 20°C.26 106 J/kg) Un calorímetro de aluminio de 200 g contiene 500 g de agua. donde T es la diferencia de temperaturas entre la pared y el aire circundante y las unidades de h son cal/s m2 ºC) 9. El agua dentro de la olla está a 100 °C y se evaporan 0.9 kJ/kg °C Calor específico del hielo = 2.5 kJ/kg 7. inicialmente a 130°C. ¿Cuánto calor se pierde por convección natural de un metro cuadrado de superficie. Datos (valores aproximados) Calor específico del aluminio = 0. Cuando la temperatura se incrementa en T. que está en contacto con la estufa? (Datos: kacero = 50. El calorímetro y el agua que contiene se encuentran a 20 ºC.15 m2 descansa en una estufa caliente. ¿Qué masa de vapor.18 kJ/kg °C Calor latente de fusión del hielo = 333. ¿Cuál es ese esfuerzo de compresión en la barra de cobre? 2 . ¿Cuánto hielo queda en el sistema. Una olla con base de acero de 8.26 6. Una barra de cobre AB de longitud L está fija en B a una pared rígida y el extremo A se encuentra a una pequeña distancia d de la otra pared rígida (ver figura).Pontificia Universidad Católica del Perú Física 2 Estudios Generales Ciencias Problemas propuestos 5.01 Calor específico del agua = 4.39 kg cada 3 minutos. 42 T .5 mm de espesor y área de 0. se necesita introducir en el recipiente para que la temperatura final sea 50ºC? (considere que no hay intercambio de calor con el entorno) Datos: Calor específico del vapor de agua = 2. b) Se añade un segundo trozo de hielo de 200 g que está a 20 ºC. en ambas caras de la pared. (Considere que no hay intercambio de calor con el entorno) a) Determinar la temperatura final del sistema.2 W/m °C. Considerando transferencia de calor por conducción. Se tiene 200 gramos de agua en un recipiente de vidrio de 100 gramos. Una pared vertical plana se mantiene a temperatura constante de 100°C y está perdiendo calor. se observa que la barra cobre se encuentra en compresión. una vez que se ha alcanzado el equilibrio térmico? c) ¿Sería distinta su respuesta de la parte b) si ambos trozos de hielo se agregaran al mismo tiempo? Justifique.0 kJ/kg °C Calor específico del agua = 4. LV (agua) = 2. Se introduce dentro de él un trozo de hielo de 100 g que está a 20 ºC. 8. El agua y el recipiente de vidrio se encuentran inicialmente a 20ºC.19 103 J/kg °C 103 J/kg °C 106 J/kg Calor específico del vidrio = 837 J/kg °C Calor latente de vaporización del agua = 2.