Problemas

Un jugador de rugby debe golpear el balón, que consideraremos como una partícula, desde un punto situado a 36 m de la meta, estando la barra a 3 m de altura. Si la velocidad con que sale el balón es de 20 m/s formando con la horizontal un ángulo de 53^o determinar: a) si el balón pasa la barra; b) en caso afirmativo la altura a la que pasa sobre la misma y si la pasa subiendo o bajando.

Problema de Cinemática de la Partícula.

Un litro de gas helio (γ=1.67) se encuentra a una presión de 16 atm y una temperatura de 327 ºC. Se expansiona isotérmicamente hasta que su volumen es de 4 litros y después se comprime a presión constante hasta que su volumen y temperatura son tales que una compresión adiabática devuelve el gas a su estado inicial. a) Dibujar el ciclo que sigue el gas en un diagrama PV; b) calcular la variación de energía interna en la transformación isobárica; c) calcular el trabajo realizado durante cada ciclo; d) determinar el rendimiento del ciclo.
(1 atm=101324.72 N/m²)

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2007.

Un metal está a 10 ^oC. ¿Cuál será la temperatura de un trozo de metal idéntico que está dos veces más caliente, es decir, que tiene una energía interna doble?

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Un metro cúbico de hidrógeno (H₂), que se considera gas perfecto, a 4 atm y 5 ^oC se calienta por vía reversible a presión constante hasta 255 ^oC. Calcular el calor que hay que comunicarle, el incremento de su energía interna y el trabajo realizado por el gas. Si partiendo de las condiciones iniciales el hidrógeno se expande reversible e isotérmicamente hasta el mismo volumen que antes, ¿el trabajo realizado por el gas es mayor o menor que el anterior? c_p=7 cal/molK; c_v=5 cal/molK; R=2 cal/molK; T₀=0 ^oC=273 K.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un microscopio está formado por un objetivo de distancia focal 8 mm y un ocular cuya potencia es 125 dioptrías. 1º) Si el objetivo está formado por lentes delgadas, una biconvexa de vidrio flint y radios iguales, yuxtapuesta a otra bicóncava de vidrio crown y de radios iguales a la anterior, determinar: a) el radio de curvatura de las lentes que forman el objetivo; b) las distancias focales de cada una de las lentes que forman el objetivo; 2º) sabiendo que dicho microscopio da una imagen situada a 24 cm del ocular de un objeto situado a 8.2 mm del objetivo determinar: a) la longitud del microscopio; b) el aumento del objetivo, aumento del ocular y aumento comercial del microscopio. Índice de refracción del vidrio flint: 1.66; índice de refracción del vidrio crown: 1.52.

Problema de Óptica geométrica.

Un modelo de coche precisa un tiempo t para alcanzar una velocidad v, mientras que otro modelo en el mismo tiempo alcanza una velocidad 2v. Suponiendo que ambos coches tengan la misma masa, ¿cuál será la relación de potencias de ambos vehículos?

Cuestion de Trabajo y Energía.

Un mol de un gas ideal biatómico (ϒ=1.4) que inicialmente está a una presión de 4 atm y a una temperatura de 27 ^oC, realiza las siguientes transformaciones: 1) se expande isotérmicamente hasta triplicar su volumen; 2) se calienta a volumen constante hasta una presión de 2 atm; 3) se comprime adiabáticamente hasta la presión inicial; y 4) se enfría a presión constante hasta el estado inicial. Determinar: a) presión, volumen y temperatura en todos los estados del gas; b) la variación de energía interna en la última transformación; c) el trabajo realizado por el gas en el ciclo; d) la variación de entropía en la 2º transformación.
Datos: 1 atm=101324.72 N/m²; 1 cal=4.18 J; R=0.082 atml/molK=8.31 J/molK=2 cal/molK

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2003.

Un mol de un gas ideal biatómico a una presión inicial de 4 atm y una temperatura de 27^oC realiza el siguiente ciclo reversible: 1) se expande isotérmicamente hasta que su volumen se duplica; 2) se comprime a presión constante hasta su volumen inicial; 3) se comprime isotérmicamente hasta una presión de 4 atm; 4) se expande a presión constante hasta su volumen inicial. a) Representar una gráfica exacta del proceso en un diagrama PV; b) calcular el trabajo realizado por el gas por ciclo; c) calcular el rendimiento del ciclo; d) comparar dicho rendimiento con el de un ciclo de Carnot que actuara entre las temperaturas de las isotermas anteriores.
Constante de los gases perfectos R=0.082 atm·l/mol·K=2 cal/mol·K; coeficiente adiabático de un gas biatómico γ=1.4.

Problema de Teoría Cinética de los Gases. Aparece en la convocatoria de SEP2001.

Un mol de un gas perfecto se expansiona isotérmicamente a 27 ^oC desde un volumen inicial de 2 l hasta uno final de 8 l. Calcular la variación de energía interna, de entalpía y de entropía. R=2 cal/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un mol de un gas perfecto, cuyo calor molar a volumen constante es c_v=5 cal/molK describe un ciclo de Carnot cuyo rendimiento es 0.5. Sabiendo que la expansión adiabática realiza un trabajo de 8360 J hallar: a) las temperaturas de los focos; b) la relación numérica entre los volúmenes ocupados por el gas al comenzar y finalizar la expansión adiabática. Constante de los gases perfectos: R=2 cal/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.