UNIDAD V - TERMODINAMICA

EJERCICIOS- ECUACIONES DE ESTADO

18.1 Un tanque de 20.0L contiene 0.225Kg de helio a 18 C. La masa molar del helio es de 4.00 g/mol.
a) ¿cuantos moles de helio hay en el tanque?

b) Calcule la presion en el tanque en Pa y atm.

18.3 Un tanque cilíndrico tiene un pistón ajustado que permite cambiar el volumen del tanque. El tanque contiene originalmente 0.110 m3 de aire a 3.40 atm de presión. Se tira lentamente del pistón hasta aumentar el volumen del aire a 0.390 m3. Si la temperatura no cambia, ¿Que valor final tiene la presión?

18.23 ¿Que volumen tiene 3.00 moles de cobre?

18.33 Tenemos 2 cajas del mismo tamaño A y B. Cada caja contiene gas que se comporta como gas ideal. Insertamos un termómetro en cada caja y vemos que el gas de la caja A esta a 50 ºC, mientras que el de la caja B esta a 10 ºC. Esto es todo lo que sabemos acerca del gas contenido en las cajas. ¿Cuales de las afirmaciones siguientes deben ser verdad? ¿Cuales podrían ser verdad?
a) La presión en A es mayor que en B
b) Hay más moléculas en A que en B
c) A y B no pueden contener el mismo tipo de gas
d) Las moléculas en A tienen en promedio más energía cinética por molécula que las de B
e) Las moléculas en A se mueven con mayor rapidez que las de B

18.41 a) Calcule la capacidad calorífica especifica a volumen constante del vapor de agua (M= 18 g/mol), suponiendo que la molécula triatómica no lineal tiene tres grados de libertad traslacionales y dos rotacionales y que el movimiento vibracional no contribuye.

b) La capacidad calorífica real del vapor de agua a baja presión es de cerca 2000 J K. Compare esto con su calculo y comente el papel real del movimiento vibracional.
Las vibraciones contribuyen a la capacidad de calor

18.45 Para nitrógeno gaseoso (M= 28 g/mol), ¿Cual debe ser la temperatura si la rapidez del 94.7% de las moléculas es menor que: a) 1500 m/s; b) 1000 m/s; c) 500 m/s

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA

1.- ¿Que propiedades de la materia depende de la temperatura mencionar tres?
-Punto de Fusión
-Punto de ebullición
-Densidad

2.- ¿A que se le llama equilibrio térmico?
Se dice que los cuerpos en contacto térmico se encuentran en equilibrio térmico cuando no existe flujo de calor de uno hacia el otro. Esta definición requiere además que las propiedades físicas del sistema, que varían con la temperatura, cambien con el tiempo. Algunas propiedades físicas que varían con la temperatura son el

volumen, la densidad y la presión.


3.- ¿Que es un aislante ideal?
Aislante hace referencia a cualquier material que impide la transmisión de la energía en cualquiera de sus formas: con masa que impide el transporte de energía.
Clasificación de los aislantes:
el aislante acústico que aísla el sonido
el aislante eléctrico que aísla la electricidad
el aislador de microondas que aísla circuitos de microondas
el aislante térmico, que aísla la temperatura
el aislador de barrera, que aísla del medio ambiente procesos de laboratorios

En un material, es cuando: todos los niveles de la banda de valencia están ocupados, la banda esta llena y no contribuye a la conducción, y la banda de conducción esta vacía.

4.- ¿ Dibujar un sistema que represente la ley cero de la Termodinámica indicando el equilibrio térmico?

5.- ¿Cuando se dice que dos sistema están en equilibrio térmico?
Un estado en el cual dos coordenadas termodinámicas independientes X e Y permanecen constantes mientras no se modifican las condiciones externas se dice que se encuentra en equilibrio térmico. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico se dice que tienen la misma temperatura. Entonces se puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en equilibrio térmico con otro sistema


6.- ¿ Por que cuando una enfermera toma la temperatura de una paciente espera que la lectura del termómetro deje de cambiar?
La temperatura del cuerpo varía según el medio. La temperatura interna o central del cuerpo es regulada de forma precisa y se conserva dentro de límites muy estrechos. Por lo tanto al tomar la temperatura una enfermera espera que la lectura del termómetro deje de cambiar para lograr un equilibrio térmico entre el calor del cuerpo y el ambiente.

7.- Mencionar tres tipos de dispositivos que midan la temperatura
-Termómetro infrarrojo

-Termómetro de vidrio

-Termómetro termopar

8.- ¿Cuál es la temperatura de congelación del agua en ‘F?
32 °F

9.- Calcular la temperatura Fahrenheit del planeta Venus si en grados Celsius corresponda a 460 ºC.
F= 1.8 (° C) +32

Sustituyendo:

F=(1.8)(460°C)+ 32 = 860 °F

10.- Encontrar la temperatura en la que coinciden las escalas Fahrenheit y Celsius
En:-40 Celsius y -40 Fahrenheit

11.- La temperatura de la corona solar es de 2 x 10^7 ºC, y la temperatura a la que el Helio se licua a presión estándar es de 268.93 ºC.

a) Expresar estas temperaturas en Kelvin
K=C+273

K= (2 x 107^7 °C) + 273 =20000273 °K

K= (268.93 °C) +273= 541.93 °K

b) Explicar por que suele usarse la escala Kelvin
La escala kelvin suele usarse solo para experimentos de temperatura de tipo científico.
El kelvin es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. William Thomson, quien más tarde sería Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.

12.- Dos vasos de agua A, B están inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del agua del vaso A se aumenta a 10 ºF y la del vaso B 10 ºK, ¿Cuál vaso ahora a mayor temperatura?

Para vaso A:

°C= °F – 32 / 1.8

°C = 10°F – 32 / 1.8

°C= -12.22 10° C

Para el vaso B:

°C = K-273

°C = 10 °K – 273
ºC = -263 °C

El vaso A sigue estando a mayor temperatura.