Física II

Una pared está formada por 2 cm de yeso, 9 cm de un material aislante y 3 cm de madera y su superficie es de 2 m². Determinar: a)El valor de la resistencia térmica efectiva para la pared. Si la temperatura en el interior es de 20 ^oC y en el exterior -10 ^oC. Determinar: b) El flujo de energía térmica en la pared y c) La distribución de temperatura en la misma.(Conductividad térmica del yeso 0.12 W/m·K; conductividad térmica del aislante 0.04 W/m·K; conductividad térmica de la madera 0.15 W/m·K).

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Se tiene un mol de oxígeno a 25 ^oC y 770 mm de Hg de presión. Calcular: a) la densidad absoluta en g/l; b) la velocidad media de agitación de sus moléculas; c) el número de átomos de oxígeno que contendrá. Número de Avogadro: N_A=6.023·10²³ moléculas/mol; constante de los gases ideales: R=0.082 atml/Kmol=8.31 J/molK.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Un recipiente cilíndrico cerrado, de paredes impermeables al calor, está dividido en dos partes iguales por un émbolo sin rozamiento, también impermeable al calor. En cada compartimento hay un gas ideal, biatómico e inicialmente ambos están a T=27 ^oC y P=71 cm de Hg. El volumen total del cilindro es V=10 l. El compartimento de la izquierda lleva un sistema de calefacción que permite calentar el gas que hay en él. Se acciona este sistema y se triplica así la presión P₁=3P. Calcular: a) las temperaturas y volúmenes finales de los dos compartimentos; b) la cantidad de calor absorbida por el gas de la izquierda; c) el incremento de entropía del conjunto. Tómese 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

El dispositivo de la figura está constituido por un cilindro adiabático provisto de un pistón, también adiabático. Un tabique metálico interior M, de masa despreciable y buen conductor del calor, lo divide en dos partes A y B. Inicialmente el tabique metálico está cubierto por una superficie adiabática y los recintos A y B contienen cada uno 1 mol de un mismo gas ideal monoatómico (c_v=12.47 J/molK) a la presión de 101.3 kPa y temperaturas de 1500 K (A) y 373 K (B). Se elimina la superficie adiabática que cubre M y al mismo tiempo, el gas contenido en A se comprime cuasiestática e isotérmicamente (1500 K). Cuando la temperatura del gas B alcanza también los 1500 K se detiene el proceso de compresión. Calcúlese: a) el trabajo de compresión isoterma realizado sobre el gas que ocupa el recinto A; b) el valor final de la presión en los recintos A y B; c) las variaciones de entropía de los gases contenidos en A y B, de la placa metálica M y del Universo. Constante de los gases perfectos: R=8.31 J/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Demostrar que el rendimiento de una máquina de Carnot depende exclusivamente de las temperaturas de los focos frío y caliente.

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Determinar el trabajo realizado en las trayectorias A®B, B®C, C®D y D®A. Calcular el trabajo total realizado al recorrer todo el ciclo. ¿Cuánto valdrá el trabajo total realizado si se recorre el ciclo en sentido contrario?

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Considérese la situación de la figura, en la que dos coches A y B circulan por sendas carreteras, como se indica. Un observador O se encuentra en la posición indicada, moviéndose sobre la recta AC a una determinada velocidad v. La temperatura ambiente es de 26 ^oC y sopla viento (con velocidad de 8 m/s) en la dirección y sentido de avance del coche A. Determinar:
a) la velocidad del observador si la frecuencia percibida por éste de las ondas procedentes del coche A, al hacer sonar su bocina (ν_A = 200 Hz) es 225 Hz.
b) para la situación al cabo de 5 s respecto a la situación inicial dibujada, la frecuencia percibida por un observador en el coche B de las ondas emitidas por la bocina del coche A.
c) Considérese ahora que la bocina del coche B emite una onda sincrónica con la del coche A (ν_B = 200 Hz). Para la situación inicialmente dibujada, determinar el valor del desfase (δ) en un punto sobre la recta AB a 200 m de A. ¿Se tiene situación de máximo o mínimo?
(Velocidad del sonido a 0 ^oC y con el viento en calma v_S=335 m/s)

Problema de Interferencias.

En la figura está representado un punto luminoso y su imagen formada por una lente delgada cuyo eje óptico es la recta NN’. Encontrar gráficamente la posición de la lente y de sus focos: a) cuando A es la fuente y B la imagen; b) cuando B es la fuente y A la imagen. En ambos casos decir el carácter de la imagen.

Cuestion de Óptica geométrica.

En un sistema óptico, la lente de la figura forma una imagen de un objeto a cierta distancia cuando la lente está en la disposición (a). ¿Dónde y cómo se formará la imagen si la lente es invertida como se indica en la figura (b)? Razone la respuesta.

Cuestion de Óptica geométrica.

Demostrar que la eficiencia de una máquina de Carnot que utilice como sustancia de trabajo un gas ideal es:

siendo T₁ la temperatura del foco caliente y T₂ la del foco frío.

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.