Taller 1 - Ley Cero y Gases

Termodinmica

11 de febrero de 2015

Docente: Paola Marcela Fonseca Alfonso

TALLER N 1

1) Dos termmetros, uno Fahrenheit y otro Celsius, se sumergen en un lquido y

ambos indican el mismo valor numrico. Cul es la temperatura del lquido en

Kelvin y Rankie?

2) Ud. Es una persona creativa y quiere establecer su propia escala de

temperaturas. Puede darle el nombre que quiera, pero por simplicidad le puede

llamar Escala Propia y a los grados, grados propios (P). Si al punto de ebullicin

del agua se le asigna 500P y al congelamiento del agua 100P, determine la

equivalencia de la escala propia con las escalas Celsius y Fahrenheit. Cul sera

la escala absoluta para la nueva escala?

3) A qu temperaturas coinciden la escala Fahrenheit y kelvin?

4) A qu temperaturas coinciden la escala Celsius y kelvin?

5) Exprese 6000 K que es la temperatura del Sol en la escala Fahrenheit. B)

Exprese 134F en C. Exprese -183C en F y R

6) La montura de unos lentes est hecha de plstico epxico. A temperatura

ambiente 20C, la montura tiene uso agujeros circulares de 2.20 cm de radio para

los lentes. A qu temperatura debe calentarse la montura si unos lentes de 2.21

cm de radio se han de insertar en ella?. El coeficiente de expansin lineal para la

resina epxica es de 1.30x10-4(C)-1

7) Una tarta de calabaza est rellena hasta el borde. El molde en el que se hornea la

tarta est hecho de Pirex y su expansin puede ignorarse. Es un cilindro con una

profundidad interior de 2.10cm y un dimetro interior de 30 cm. La tarta se prepara

a una temperatura ambiente de 68F y se introduce en un horno a 400F. Cuando

se saca del horno, se observa que 151cm3 del relleno de la tarta se salieron

invadiendo el borde. Encuentre el coeficiente de expansin volumtrica del relleno

de la tarta.

8) El elemento activo de cierto lser est hecho est hecho de una barra de vidrio de

30 cm de largo por 1.50 cm de dimetro. Si la temperatura de la barra aumenta en

65C, cul es el aumento en (a) su longitud, (b) su dimetro y (c) su volumen?

Suponga que el coeficiente promedio de expansin lineal del vidrio es 9x10-6 (C)-1.

9) Un anillo de bronce de 10 cm de dimetro a 20C se calienta y desliza sobre una

varilla de aluminio de 10.01 cm de dimetro a 20C. Suponiendo que el coeficiente

promedio de expansin lineal es constante, (a) a qu temperatura debe enfriarse

esta combinacin para separarlos? Es esto posible? (b) Qu pasara si la varilla

de aluminio fuera de 10.02 cm de dimetro?

10) Un agujero cuadrado de 8 cm por lado se corta en una lmina de cobre. (a)

calcule el cambio de rea de este agujero si la temperatura de la lmina aumenta

en 50K (b) Representa este cambio un aumento o una disminucin en el rea

encerrada por el agujero?

11) El coeficiente promedio de expansin de volumen para el tetracloruro de carbono

es 5.81x10-4(C)-1. Si un recipiente de acero de 5 galones se llena por completo de

tetracloruro de carbono cuando la temperatura es 10C, cunto se derramara

cuando la temperatura suba a 30C?

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12) Un lquido tiene una densidad . (a) Demuestre que el cambio fraccionario en

densidad para un cambio en temperatura T es /=-T. Qu significa el signo

negativo? (b) El agua dulce tiene una densidad mxima de 1 g/cm3 a 4C. A 10C,

su densidad es 0.9997 g/cm3. Cul es el valor de para el agua en este intervalo

de temperatura?

13) Dos tramos de concreto de un puente de 250 m de largo se colocan extremo con

extremo de modo que no se compensa la expansin. Si ocurre un aumento de

temperatura de 20C, Cul es la altura y a la que suben los tramos cuando se

pandean?

14) Un frasco volumtrico hecho de Pirex est calibrado a 20C . Se llena a la marca

de 100 mL con acetona a 35C (a) Cul es el volumen de la acetona cuando se

enfra a 20C? (b) Qu tan significativo es el cambio de volumen en el frasco?

15) Un cilindro hueco de aluminio de 20 cm de profundidad tiene una capacidad

interna de 2 litros a 20C. Se llena por completo con aguarrs y luego se calienta

lentamente a 80C. (a) Cunto aguarrs se derrama? (b) Si el cilindro se enfra

otra vez a 20C a qu distancia bajo el borde del cilindro bajar la superficie del

aguarrs?

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LEYES DE OS GASES IDEALES

1) Un recipiente de 8 Litros contiene gas a una temperatura de 20C y una presin de

9 atm. (a) Determine el nmero de moles de gas en el recipiente. (b) Cuntas

molculas hay en el vaso?

2) Un auditorio tiene dimensiones de 10mx20mx30m. cuntas molculas de aire

llenan el auditorio a 20C y una presin de 101 kPa?

3) 9 gramos de agua se ponen en una olla de presin de 2 litros y se calienta a

500C. Cul es la presin dentro del recipiente?

4) Un mol de oxgeno est a una presin de 6 atm y una temperatura de 27C. (a) Si

el gas se calienta a volumen constante hasta que se triplica la presin, cul es la

temperatura final (b) Si el gas se calienta hasta que se duplican la presin y el

volumen, cul es la temperatura final?

5) La masa de nitrgeno que se encuentra en el interior de un cilindro vertical

provisto de un mbolo de rea transversal de 30 cm2, el cual se desplaza sin

friccin, es de 0,7g. Si la presin atmosfrica es de 101KPa y sobre l se ejerce

una fuerza externa de 20 N

A) Determine el valor de la presin del gas

B) Si en el ejemplo anterior el volumen del gas fuera de un litro, Cul sera su

temperatura?

C) Si la temperatura se redujera en un 20%, manteniendo constante la presin,

cul sera la altura que alcanzara el mbolo?

6) En un diagrama de presin contra volumen dibuje la trayectoria para la expansin

isotrmica de dos moles de un gas ideal que se encuentra a 25C y 75kPa si en

este proceso la presin se reduce en un 40%.

7) En un diagrama PV trace las trayectorias para cada uno de los siguientes

procesos que ocurren en forma sucesiva en un sistema cerrado consistente en 2

Kmol de aire a condiciones estndar de presin y temperatura.

Proceso 1: isobrico hasta duplicar la temperatura inicial

Proceso 2: isotrmico hasta triplicar el volumen del estado inicial

Proceso 3: isocrico hasta reducir la temperatura al valor del estado inicial

Proceso 4: isotrmico hasta reducir el volumen al valor inicial

8) La presin en el interior de tanque de paredes rgidas y diatrmicas que contiene

100 litros de metano es de 250kPa a una temperatura de 15C. Determine la masa

de metano. Cul ser el valor de la presin si la temperatura se eleva a 30C?

Qu tipo de proceso ocurre? Trace la trayectoria en un diagrama PV y la

trayectoria de un diagrama PT.

9) Determine los estados intermedios y la trayectoria de un sistema constituido por 2

moles de un gas ideal a 25C y 200KPa si a presin constante se expande hasta

duplicar el volumen inicial, luego a volumen constante se reduce la presin a la

mitad y finalmente a temperatura constante se comprime hasta alcanzar las

condiciones iniciales.

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