Física II

Un sistema está compuesto por 3 kg de agua a 80 ^oC. Sobre él se realiza un trabajo de 25 kJ agitándolo con una rueda de paletas, al mismo tiempo que se le extraen 15 kcal de calor. a) ¿Cuál es la variación de la energía interna del sistema? b) ¿Cuál es su temperatura final?

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Un reloj de péndulo metálico adelanta 5 s por día a una temperatura de 15^oC y atrasa 10 s por día a una temperatura de 30^oC. Encontrar el coeficiente de dilatación del metal del péndulo suponiendo que el péndulo se comporta como un péndulo simple.

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Un trozo de hielo de 583 cm³ se funde y se calienta hasta 4 ^oC. Calcular el incremento de su energía interna. Datos: densidad del hielo: 0.917 g/cm³; densidad del agua: 1 g/cm³; presión exterior: 1 kg/cm²; calor de fusión del hielo: 80 cal/g; calor específico del agua: 1 cal/g^oC.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Estudiar la variación de entropía del sistema formado por 100 g de hielo fundente, con 200 g de agua a 10 ^oC cuando se les pone en contacto estando el sistema térmicamente aislado. Calor latente de fusión del hielo: 80 cal/g; calor específico del agua: 1 cal/g^oC.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Demostrar que una onda que incide formando un ángulo θ_i con una lámina de caras paralelas de índice de refracción n’ y espesor e se desvía lateralmente, pero mantiene la misma dirección. Calcular dicha desviación.

Cuestion de Reflexión y Refracción de Ondas.

¿A qué distancia debe colocarse un objeto respecto a una lente divergente para que la imagen: a) esté en el infinito? b) esté tan cerca del objeto como sea posible? c) sea positiva (derecha)? d) sea del mismo tamaño que el objeto? e) esté invertida y aumentada?

Cuestion de Óptica geométrica.

Dos moles de un gas ideal monoatómico inicialmente a 1 atm y 300 K realizan el siguiente ciclo, cuyas etapas son todas reversibles: 1) Compresión isotérmica hasta 2 atm, 2) Aumento isobárico de la T hasta 400K y 3) Retorno al estado inicial por el camino P=a+bT, siendo a y b constantes.
a) Dibuja esquemáticamente el ciclo sobre un diagrama P-T.
b) Calcula P, V y T de cada uno de los estados.
c) Calcula las variaciones numéricas ΔU y ΔS para cada etapa del ciclo.
d) En algún punto del último proceso la presión vale 1.5 atm ¿Cuánto vale entonces la temperatura?
(Cv para un gas ideal monoatómico = 3/2 R).

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2009.

Un espejo cóncavo para afeitarse tiene una distancia focal de 15 cm. Hallar la distancia óptima de una persona al espejo si la distancia de visión nítida es 25 cm. ¿Cuál es el aumento?

Cuestion de Óptica geométrica.

a) Una olla gruesa de cobre (c_cobre=0.093 cal/g^oC) de 2 kg (incluida su tapa) está a 150^oC. Se vierte en ella 0.1 kg de agua (c_agua=1 cal/g^oC, c_{vapor de agua}=0.5 cal/g^oC) a 25^oC y se tapa rápidamente la olla para que no se pueda escapar el vapor (suponer que la presión se mantiene constante e igual a la atmosférica). Calcula la temperatura final de la olla y de su contenido, y determina la fase (líquido o gas) del agua. Supón que no se pierde calor al entorno. Calor latente de vaporización del agua: L_v=538 cal/g. b) A continuación se toman 3 l de vapor de agua a 400 K y 1 atm (c_p=8.8 cal/molK, γ=1.294, supóngase que el vapor de agua se comporta como un gas ideal) y se comprimen adiabáticamente de forma reversible hasta que su presión es P₂=25 atm. Si la compresión se realiza en dos etapas adiabáticas, también reversiblemente, llevando en la primera etapa adiabáticamente el gas hasta la presión de 5 atm, dejándolo enfriar después a presión constante hasta que su temperatura vuelva a ser la inicial, y en una segunda etapa comprimiéndolo hasta que su presión sea 25 atm, determinar el trabajo necesario para realizar la transformación; c) comparar dicho trabajo con el realizado en una sola transformación adiabática desde 1 atm hasta 25 atm.
R=2 cal/molK=0.082 atml/Kmol=8.31 J/molK; 1 atm=101324.72 N/m²

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de SEP2000.

Un sistema óptico está formado por dos lentes, la primera convergente de 60 cm de focal y la segunda divergente, separadas por 20 cm. a) Determinar la potencia de la segunda lente si estando el objeto a 15 cm de la lente convergente la imagen final dada por el sistema es 3.75 veces menor que el objeto; b) ¿cuál es el carácter de la imagen? c) la lente divergente está formada a su vez por dos lentes yuxtapuestas, una biconvexa de índice de refracción 1.2 y radios iguales y otra cóncavo-convexa de índice de refracción 1.8 y cuyos radios están en relación 1 a 3. Determinar los radios de curvatura de las lentes que componen la divergente; d) si en lugar de la lente divergente colocamos un espejo esférico en su misma posición, ¿qué radio debe tener dicho espejo para que el carácter y tamaño de la imagen siga siendo igual que antes? ¿Se trata de un espejo cóncavo o convexo?

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUN2002.