Guía de estudio I: Transferencia de energía

 Termodinámica[pic 1]

Dionisio Quirós

Guía de estudio I: Transferencia de energía

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Comprensión de Conceptos básicos de termodinámica

1. Defina con sus palabras las nociones termodinámicas: sistema, entorno y frontera
2. Explique las diferencias entre un sistema abierto, cerrado y aislado.
3. Defina las formas de trasferencia de energía entre un sistema y su entorno
4. Explique las diferencias entre calor y temperatura
5. ¿qué significa que una variable sea función de estado?
6. ¿por qué el trabajo y el calor no son funciones de estado?
7. ¿Qué es un ciclo termodinámico?
8. ¿explique con sus palabras la primera ley de la termodinámica?
9. ¿Qué significa el equilibrio térmico, según la ley cero de la termodinámica?
10. ¿Qué es un propiedad intensiva? Ponga ejemplos
11. ¿Cuál es la ecuación de los gases ideales? describa cada variable de ella

Ejercicios        

1. Una muestra de 50 gr de cobre está a 25°C. Si 200 [J] de energía se le agregan por calor, ¿cuál es la temperatura final del cobre en °C y en Rankine? R:87 °C
2. Usted está realizando una práctica de Laboratorio de construcción en el patio de Inacap, por olvido dejó una llave expuesta al calor generado por el sol, Al tomarla en su mano sin guante, se ve obligado a soltar la misma. ¿Qué cantidad de calor absorbió esta llave si su masa es de 800 g de acero que pasa de 15 °C hasta 140 °C? (ce = 0,110 kcal/kg.°C (calor específico del acero).R: 11 Kcal
3. Un pistón sin fricción se eleva por el calentamiento de un gas contenido dentro de un cilindro. La presión inicial es de 3000 kPa y el volumen inicial es de 1000 [L]. El calor transferido al cilindro es de 6500 kJ y el volumen final es de 2,5 m3. Determine el cambio de energía interna en el gas.

   R: 2000KJ

1. Calcule el trabajo realizado en la compresión de un gas desde 5,62 L a 3,37 L bajo una presión constante de 1,23 atm.
2. Si se sumerge un martillo de hierro de 1,22 kg que está a 126,5°C en 981 g de agua a 22,1 °C, la temperatura del agua se eleva a 33,4 °C. Determine el calor especifico del hierro.
3. Se dispone de un recipiente cilíndrico que contiene un gas, y está dotado de un pistón móvil de 9000 [N]de peso. Se calienta el gas y el pistón se desplaza 200 [mm]. Considerando que el gas absorbe 80 Joule. Calcule la variación de la energía interna del gas. R: -1720 [J][pic 2]
4. Suponga que 0,10 moles de gas He a 298 K, está confinado en un cilindro por medio de un pistón que se mueve libremente. El gas mantiene su volumen inicial bajo una presión externa de 2,4 Atm (estado 1). Cuando se reduce la presión externa hasta 1,30 atm (estado 2), el gas se expande desplazando el pistón una distancia h. si es proceso es isotérmico, determine:

1. El trabajo en Joule que realiza el gas cuando se expande del estado 1 al 2
2. Suponga que el gas se expande desde el estado 1 al 2 pasando por un estado intermedio, es decir primero reduce la presión externa de 2,4 atm a 1,8 atm y finalmente a 1,3 atm. ¿cuál sería la magnitud del trabajo realizado en el proceso?
3. Compare las magnitudes de los trabajos calculados en el apartado a y b y explique termodinámicamente la razón de los resultados.

1. Un recipiente rígido contiene 2 moles de gas ideal que recibe lentamente 30000[J] de calor. Determine:

1. El trabajo efectuado por el gas es positivo, cero o negativo ¿por qué?
2. ¿Cuánto es el cambio de la energía interna del gas?

1.  Si se realiza un trabajo de 500 kcal sobre un sistema cerrado durante un proceso, la energía interna del sistema varia. Determine la cantidad de calor añadida o cedida si:

1. La variación de la energía se incrementa 60 [KJ]
2. La variación de la energía disminuye 50 [KJ]

1. Suponga que un gas se encuentra confinado en un cilindro por un pistón movible con un peso desconocido. El gas recibe calor del entorno de 400 [KJ]. Si la energía interna se incrementa 20 [KJ] determine

1. El trabajo realizado por o sobre el sistema
2. Si el pistón se desplaza 15 cm ¿cuál es el peso del pistón?

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