Un mol de un gas ideal biatómico a una presión inicial de 4 atm y una temperatura de 27oC 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 cv=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.
Un motor térmico de gas funciona según un ciclo de Carnot, entre dos focos a temperaturas de 200 oC y 50 oC. El diagrama del ciclo se dibuja en una plancha de cobre de ¼ mm de espesor, utilizando una escala de abscisas en la que 1 mm representa una diferencia de volúmenes de 50 cm3, y una escala para ordenadas en la que 1 mm equivale a una diferencia de presiones de 360 g/cm2. Se recorta la lámina de cobre siguiendo el contorno del diagrama y se pesa, dando un peso de 156.2 g. Calcular la cantidad de calor que el motor toma del foco caliente y la que cede al foco frío por cada ciclo. ρCu=8.8 g/cm3. Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.
Un móvil se desplaza a lo largo del eje OX bajo la acción de una fuerza conservativa dirigida a lo largo de dicha recta, cuya energía potencial es la representada en la figura. a) ¿Qué necesitamos para conocer su velocidad en un punto cualquiera y cuál sería su expresión? b) ¿Cuál sería la expresión de la fuerza a la que está sometido en un punto? Cuestion de Trabajo y Energía.
Un muchacho de masa m se acerca corriendo con velocidad v en dirección tangente a un tiovivo de feria de masa M y radio R que se encuentra parado y se sube en su borde de un salto. ¿Qué velocidad angular adquiere el tiovivo cuando el muchacho ha subido y se encuentra en reposo relativo respecto al tiovivo? Suponer que el momento de las fuerzas de rozamiento en el eje del tiovivo es despreciable. Cuestion de Dinámica de la Partícula.
Un muchacho de peso 360 N se balancea sobre una charca de agua con una cuerda atada en la rama de un árbol en el borde de la charca. La rama está a 12 m por encima del nivel del suelo y la superficie del agua está a 1,8 m por debajo del suelo. El muchacho coge la cuerda con la mano en un punto a 10,6 m de la rama y se mueve hacia atrás hasta que la cuerda forma con la vertical un ángulo de 23o. Entonces se lanza y cuando la cuerda pasa por la posición vertical se suelta de la cuerda y cae en la charca. Determinar: a) el módulo de la velocidad del muchacho en el momento de caer en el agua; b) el módulo de la velocidad del muchacho en el instante en que se suelta de la cuerda (al pasar por la vertical); c) la distancia en horizontal respecto de este punto (la vertical del punto de suspensión) a la que cae el muchacho; d) las componentes intrínsecas de la aceleración en el último instante (justo al caer en la charca). Problema de Trabajo y Energía. Aparece en la convocatoria de ENE2017.
Un muchacho se encuentra balanceándose en una cuerda suspendida de 4 m de longitud que se romperá cuando la tensión a la que se encuentre sometida sea igual al doble del peso del muchacho. a) ¿Cuál es el mayor ángulo θ que puede formar la cuerda con la vertical sin romperse? b) ¿Cuál es la velocidad del muchacho en el momento de romperse la cuerda si en ese instante el ángulo que forma la cuerda con la vertical es ligeramente superior al ángulo calculado en el apartado a)? Cuestion de Dinámica de la Partícula.
Un muelle de constante elástica k=5 N/m cuelga verticalmente de uno de sus extremos llevando en el otro un peso de 10 N. A partir de la posición de equilibrio se estira el muelle 10 cm y se le deja en libertad. Discutir el movimiento resultante: a) despreciando la resistencia del medio; b) suponiendo que el medio ofrece una resistencia de 0.01v N, siendo v la velocidad del peso suspendido del muelle; c) suponiendo que la resistencia del medio es de 4.52v N; d) si en el caso b) se somete al resorte a una fuerza exterior F=25·104cosωt dinas, calcular la frecuencia en que se produce la resonancia y la amplitud correspondiente. Problema de Movimiento Oscilatorio.
Un muelle de constante k cuelga verticalmente. Se ata un bloque de masa m al muelle sin deformar y se deja caer desde el reposo. Determinar la distancia que recorre el bloque antes de empezar a moverse hacia arriba. Cuestion de Trabajo y Energía.
