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INFORMACIÓN QUE PUEDE SERLE ÚTIL

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Academic year: 2018

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(1)

NOMBRE : __________________________________________________________

AL RESPONDER CADA PREGUNTA NO BASTA CON DAR EL RESULTADO, DEBE EXPLICAR BREVEMENTE CÓMO LO OBTUVO.

ROL USM

-

INFORMACIÓN QUE PUEDE SERLE ÚTIL

Para que sus respuestas sean válidas marque la alternativa en la hoja de respuestas y fundamente por escrito en la hoja de preguntas.

Unidades y Constantes

1 [cal] = 4,2 [J]; 1 [W] = 1 [J/s] ; 0 [ºC] = 273,15 [K]

1 [atm] =1.013 105 [N/m2] ; 1 [litro] =1 [L] = 1 [dm3] ; 1[angström] = 1 [Å] = 10-10 [m] π ≈ 3 ; g = 9,8 [m/s2]; R = 0,08214 [L atm / K mol] = 8,314 [J / K mol]

kB≈ 1,38 10-23 [J / K] ;| NA ≈ 6 1023 [ 1 / mol]

volumen molar a condiciones normales ≈ 22,4 [L / mol]

Propiedades del agua

Líquida :c = 1 [cal / g ºC] = 4.184 kJ/(kg K) ; Pto. Eb. : 100 [ºC] = 212 [ºF] ; B

N

E k T

2

Hielo: c = 0,5 [cal / g ºC] ; Gas : c ≈ 2,1 [J / g ºC]

= 103 [kg/m3] = 1 [kg/L].

Otras propiedades

cAlum = 900 [J/kg ºC] ccu = 386 [J/kg ºC]

Alum = 2.17 x103 [kg/m3] αAlum: 24x10-6 (ºC)-1

Ecuaciones

L = L0 (1 + α ∆T) ; ∆L = α L0∆T ; ∆V = 3α V0∆T ; Q = m c ∆T ; Q’ = m

L

;

dQ T

H k A

dt x cobre 2

W

k 397

m C

=

° ; P V = constante; P V

γ= constante, C

P = CV +R

F F

F C

Q T

W T T

C F

C C

T T

W

(2)

1. El orden de magnitud del numero de moléculas de aire en la sala de clase en la que usted se en-cuentra ahora, bajo condiciones de temperatura ambiente y condiciones de presión normal, es aproximadamente:

a) 106

b) 1025

c) 1028

d) 1030

e) Ninguna de las anteriores.

2. Cual de las siguientes moléculas se espera que tenga un mayor calor específico molar: a) He

b) O2 c) CH4 d) C6H6

e) Todas tienen igual calor específico molar

3. Sabemos que un cuerpo se dilata linealmente al aumentar su temperatura, de acuerdo a la siguiente expresión: L = L0 (1 + α ∆T). Si a la temperatura T0 tenemos una plancha circular (delgada) de metal, de radio R1, con un orificio circular de área A1 y además tenemos una barra cilíndrica del mismo metal que la plancha con sección transversal A2 y radio R2, tal que A1 < A2. Entonces, para insertar la barra en el orificio se debe

a) calentar la barra

b) calentar la plancha de metal

c) calentar la plancha y la barra simultáneamente d) Falta información para responder

e) Ninguna de las anteriores

4. Considere el siguiente diagrama de fase para el dióxido de car-bono.

De las siguientes afirmaciones:

I. La sublimación se puede observar a un valor de 8 atm. II. El punto a donde coexisten las diferentes fases

simultá-neamente es el triple.

III. A presiones menores de 73 [atm] se pueden encontrar to-das las fases si uno varia la temperatura.

IV. La curva ad representa cuando las fases sólida y gas co-existen en equilibrio.

Son verdaderas: a) I y IV b) II y III c) II, III y IV d) I, III y IV

e) Ninguna de las combinaciones anteriores es correcta.

a A

b

(3)

5. Considere dos recipientes de igual tamaño. Uno de ellos contiene n1 moles de gas monoatómico, y el otro n2 moles de gas diatómico. Los dos gases se encuentran inicialmente a la misma temperatura. Al suministrarles igual cantidad de calor se observa igual cambio de temperatura. Entonces, el cociente n1/n2 es:

a) 1

b) 5/3

c) 3/5

d) 2

e) ninguno de las anteriores

6. Consideremos un recipiente con helio líquido el cual es provisto con un calentador eléctrico inmerso en él. Si se transfiere energía al helio líquido en ebullición a razón de 10 W, entonces el tiempo que tarda en evaporarse 1.0 kg de helio líquido es aproximadamente

a) 35 min b) 25 min c) 15 min d) 5 min

e) Ninguna de las anteriores

PREGUNTAS 7 Y 8

7. Un bloque de 1 [kg] de aluminio se calienta a presión atmosférica de manera tal que su tempera-tura aumenta de 22º C a 40º C. El trabajo realizado por el bloque de aluminio en este proceso es aproximadamente:

a) cero b) - 19.9 [mJ] c) 19.9 [mJ] d) 59.7 [mJ]

e) Ninguna de las anteriores

8. El calor entregado al bloque de aluminio en este proceso es (aproximadamente):

a) 16.2 [kJ] b) 27.0 [J] c) 0.9 [kJ] d) 18.0 [J]

(4)

9. Se sumerge una pieza de 80 g de cobre a 100 ºC en 120 g de agua a 25ºC. Entonces, despreciando pérdidas de energía, la temperatura final del sistema es aproximadamente:

a) 29 ºC

b) 6 ºC

c) 23 ºC

d) 12 ºC

e) Ninguna de las anteriores Enunciado para Preguntas 10, 11 y 12

Considere un kilogramo de agua a 60°C a la cual se le inyecta un volumen equivalente a un kilogra-mo de vapor de agua a la temperatura de 300°C. Las siguientes preguntas hacen referencia a la situación de equilibrio termodinámico.

10.

En equilibrio termodinámico se puede establecer que: a) Encontramos sólo el agua en fase liquida a 100°C b) Encontramos sólo el agua en fase gaseosa a 124°C c) Una mezcla de ambas fases a 100°C

d) Encontramos sólo el agua en fase liquida a 98°C e) Ninguna de las anteriores.

11. Finalmente, con respecto a los flujos de calor se puede establecer que:

a) La cantidad de calor total que se extrae del kilogramo de vapor de agua es aproximadamen-te 420 [kJ].

b) La cantidad de calor total que se extrae del kilogramo de agua es aproximadamente 168 [kJ].

c) La cantidad de calor total que absorbe el agua es de aproximadamente 252 [kJ]. d) La cantidad de calor total que absorbe el agua es de aproximadamente 126[kJ]. e) Ninguna de las anteriores.

12.

Con respecto a la cantidad porcentual de liquido que se evapora, se puede establecer que es aproximadamente:

(5)

13. Un mol de un gas ideal se lleva desde el estado termodinámico inicial A al estado termodinámico final C descrito por el diagrama adjunto. Con respecto a los cambios del calor total ( Q), del trabajo y de la energía, realizada por el gas en la trayectoria ABC o por la ADC, se puede afirmar que :

I. QABC es mayor que QADC

II. QBC es menor que QDC

III. WABC es mayor que WADC

IV. QABC es mayor que WABC

Son correctas:

a) Todas las afirmaciones son correctas b) Solo I y III

c) Solo I, II y IV d) Solo I, III y IV

e) Ninguna de las combinaciones anteriores es correcta

Enunciado para Preguntas 14 y 15

En la grafica adjunta, se observa el comportamiento de dos kilogramo de un sólido sometido a una fuente de calor externa.

14. Considere el grafico se puede afirmar: De las siguientes afirmaciones:

I. El calor latente de fusión tiene un valor aproximado de 20 J / kg.

II. El calor latente de vaporización tiene un valor aproximado de 40 J / kg

III. El calor especifico en la fase liquida es 500 J/ (kg °C)

IV. El calor especifico del sólido es 333 J/ (kg* K) 20 60

-30

kJ 120

T /°C

A

B

Son verdaderas:

a) Todas

b) I, II y III c) I II y IV

d) III y IV

(6)

15. Con respecto a la cantidad de masa liquida que existe en el estado B, es aproximadamente: a) 2,0 [kg]

b) 1,5 [kg] c) 1,0 [kg] d) 0,5 [kg]

e) Ninguna de las anteriores.

Enunciado para Preguntas 16, 17 y 18

Un mol de gas ideal diatómico describe el siguiente ciclo reversible:

16. A partir de la información del gráfico se realizan las siguientes afirmaciones sobre el VALOR ABSOLUTO en el cambio en energía interna, ∆U, en las diferentes trayectorias de este ciclo:

I. UBA es menor que UCA

II. UABC es igual que UAC

III. UBC es menor que UCA

IV. UABCA es positivo

Son correctas:

a) Solo I y II b) Solo III y IV c) Solo I, II y III d) I, II, III y IV

e) Ninguna de las anteriores

17. A partir de la información del gráfico se dan los siguientes valores sobre el cambio en el tra-bajo realizado por el gas (w) sobre el flujo de calor (∆Q) y sobre variación de energía interna (∆U), en las diferentes trayectorias de este ciclo:

I. QAB = 1387 J

II. U BC = - 903 J III. W BC = - 360 J

IV. WCA = - 903 J

Son correctas

a) Solo I b) Solo I, II y III c) Solo I , III y IV

d) Todas las afirmaciones son correctas

(7)

18. Con respecto a este proceso, se realizan las siguientes afirmaciones

I. La eficiencia de la máquina es 9%

II. La eficiencia máxima que se podría lograr sería 18%

III. La temperatura en el punto B es app. 244 K IV. El Volumen en el punto C es app. 15.2 litros

Son correctas: a) Todas

b) Solo I, III y IV c) Solo II, III y IV d) Solo I, II y III

e) Ninguna de las anteriores

19. Una máquina tipo “Carnot” consume 200 J de una fuente térmica la cual esta a una

temperatura de 373 K, realizando un trabajo de 48 J y liberando 152 J medio exterior, el cual tiene una temperatura de 273 K. El trabajo que pierde la maquina por ciclo será aproximadamente:

a) En este maquina no se pierde trabajo b) 152 J

c) 54 J d) 6 J

Referencias

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