Problemas

Un calorímetro contiene agua y dentro de ella un recipiente con 20 cm3 de agua. El equivalente en agua del calorímetro, accesorios y agua que contiene, excepción hecha de la masa m, es de M=400 g. Se pone el recipiente, por medio de un estrecho tubo, en comunicación con un recinto vacío, y así el agua que contiene se vaporiza lentamente, bajando la temperatura del calorímetro. Se hacen dos experimentos: en el primero la temperatura pasa de t1=55.1 oC a t2=26.5 oC y en el segundo de t´1=40 oC a t´2=10.8 oC. No hay pérdidas. Suponiendo que el calor latente de vaporización viene expresado por la fórmula L=a-bt, calcular a y b. Calor específico del agua:c= 1 cal/g oC.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Un cilindro A de 24 cm de radio y 8 kg de masa descansa sobre un carro B de 3 kg, que está sobre una superficie horizontal lisa (sin fricción). El sistema está en reposo cuando, durante 1.2 s, se aplica como se muestra en la figura una fuerza P de intensidad 10 N. Sabiendo que el coeficiente de rozamiento entre el cilindro y el carro es 0.2, hallar: a) la aceleración del carro durante el tiempo que actúa la fuerza y la velocidad máxima que alcanza; b) la aceleración del centro del cilindro y su velocidad máxima; c) la fuerza que ejerce el carro sobre el cilindro. Momento de inercia de un cilindro respecto de su centro .

Problema de Dinámica del Sólido Rígido. Aparece en la convocatoria de FEB2006.

Un cilindro contiene un gas ideal a la presión de 2 atm, siendo el volumen de 5 l a la temperatura de 250 K. El gas se calienta a volumen constante hasta una presión de 4 atm y a continuación a presión constante hasta una temperatura de 650 K. Calcular el calor absorbido por el gas durante estos procesos. Después se enfría el gas a volumen constante hasta que recupera su presión inicial y luego a presión constante hasta volver al estado inicial. Calcular el calor cedido durante el ciclo. Cv=21 J/molK; R=0.082 atml/molK=8.3 J/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un cilindro de paredes impermeables al calor está dividido en tres compartimentos, A, B y C por dos pistones, M1 y M2 móviles reversiblemente y sin rozamientos. Cada compartimento contiene 1 mol de gas perfecto diatómico, siendo inicialmente la presión en los tres compartimentos igual, P0=105 N/m2 y la temperatura en los tres T0=300 K. En el compartimento A hay una resistencia eléctrica de capacidad calorífica despreciable, que calienta muy lentamente el gas hasta que la temperatura en C es de 360 K. Determinar la presión, el volumen y la temperatura final en los tres compartimentos, así como el calor suministrado por la resistencia en el siguiente caso: el pistón M1 es adiabático (impermeable al calor) y el M2 es diatérmico (permeable al calor)
Tómese: 1 atm=101324.72 N/m2; R=2 cal/molK=0.082 atml/Kmol.

Problema de Teoría Cinética de los Gases. Aparece en la convocatoria de SEP1999.

Un cilindro hueco C de 8 Kg. descansa en una plataforma A de 4 Kg. sujeta por una cuerda que pasa por las poleas D y E y que está unida al bloque B de 4 Kg. Sabiendo que el sistema se suelta desde el reposo en la posición mostrada, determinar: a) la velocidad del bloque B al cabo de 0.8 s; b) la fuerza que el cilindro ejerce sobre la plataforma; c) al cabo de 1 s (desde el instante inicial) la cuerda se rompe. ¿Cuánto vale a partir de este momento el valor de la fuerza que el cilindro ejerce sobre la plataforma? d) Determinar el tiempo (desde el instante inicial) que tarda cada uno de los bloques en llegar al suelo. (La cuerda puede suponerse inextensible y sin peso, y los pesos de las poleas son despreciables).

Problema de Dinámica de la Partícula. Aparece en la convocatoria de FEB2004.