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DIVISIN DE CIENCIAS BSICASCOORDINACIN DE FSICA Y QUMICA

EXAMEN COLEGIADO DE PRINCIPIOS DETERMODINMICA Y ELECTROMAGNETISMO

PRIMER EXAMEN FINAL SEMESTRE 2012 1Jueves 1 de diciembre de 2011, 7:00 horas Tipo

Thomas Johann Seebeck( 1770 1831 )

INSTRUCCIONES: No se permite la consulta de documento alguno.El tiempo mximo de resolucin es 2.5 horas.El examen consta de 6 problemas cuyas puntuaciones se indican.Sea claro y detallado en la resolucin del examen.

Al final del examen se encuentran algunas constantes fsicas que le pueden ser tiles.

1. Se tienen dos compartimientos A y B que contienen masas gaseosas, hermticamente sellados a los

cuales se les han colocado los medidores de presin como se muestra en la figura. El manmetro 1

indica una presin de 1.5 [bar] y el vacumetro 3 una presin de 0.25 [bar]. Considerando que laaltura baromtrica local es de 60 [cm] de mercurio ( Hg= 13 600 [kg/m

3] ) y que la aceleracin

gravitatoria local es 9.78 [m/s2], determine:

a) La presin absoluta en el compartimiento A.

b) La presin absoluta en el compartimiento B.c) Si el medidor 2 funciona como manmetro o como

vacumetro. Explique por qu.

d) La diferencia de alturas que tendra el medidor 2 sise utiliza mercurio y dicho medidor es un tubo en

U.

20 puntos.

2. James Joule puso a prueba la conversin de energa mecnica en energa interna al medir la

temperatura del agua en una cascada. Si el agua en lo alto tena 12 [C] y caa 60 [m], qu

temperatura mxima en el fondo podra esperar Joule? Considere la aceleracin gravitatoria del

lugar g = 9.8 [m/s2]. Joule no tuvo xito en este experimento porque su termmetro no era losuficientemente sensible y no tena la resolucin adecuada.

15 puntos.

3. Se tiene un ciclo reversible de Diesel, que utiliza aire como gas ideal. Se sabe que la presin al

inicio de la compresin adiabtica es 200 [kPa] y la temperatura 25 [C]; la relacin de compresin

es 15 y cuando el aire recibe energa en forma de calor, la temperatura mxima que alcanza en elciclo es 1 110 [K]. Determine:

a) La presin y volumen especfico al inicio del proceso isobrico.b) La presin y la temperatura al final de la expansin adiabtica.

c) La variacin de entropa especfica del aire desde el inicio de la expansin adiabtica hasta el inicio

de la compresin adiabtica.

30 puntos.

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4. Un conductor largo y recto que coincide con el eje y,

como se indica en la figura, transporta una corriente

elctrica. Dicho conductor est en una zona donde hayun campo magntico uniforme B0con magnitud de 1.6[T] en la direccin (x). Si el campo magntico total

en el punto A (0, 0, 0.25) [m] es: B A=8 i[T] ,

determine el valor de la corriente i e indique en unesquema su sentido.

10 puntos.

5. El circuito elctrico resistivo de la figura est energizado con una fuente de fem () de 9.55 [V]constantes. Determine:

a) La corriente elctrica que entrega la fem .

b) La corriente elctrica y la diferencia de

potencial en cada resistor, llenando la tabla quese muestra.

R1= 15 [], R2= 22 [] ,

R3= 33 [], R4=10 []

15 puntos.

6. Una carga puntual Q se halla en el origen. Si el campo elctrico en el punto P (0,0,3) [cm] es

E P= 120 k[kN/C] determine el valor y signo de la carga Q.

10 puntos.

Constantes fsicas:

R = 286.7 [J/(kgK)]aire: cv= 717 [J/(kgK)]cp= 1 003.7 [J/(kgK)]k =1.4M = 29 [g/mol]

Ru= 8.314 [J/(molK)]

0= 8.85 1012

[C2/(Nm

2)]

qe= 1.6 10 19[C]0= 410

7[Wb /(Am)]

resistordiferencia de potencial

[V]corriente elctrica

[A]

R1

R2

R3

R4