Física II

Calcular el aumento de la entropía específica del agua cuando se la calienta a la presión atmosférica constante desde -18 oC donde se encuentra en forma de hielo, hasta 150 oC, donde se encuentra en forma de vapor sobrecalentado. Datos: calor específico del hielo: 0.5 cal/goC; calor específico del agua: 1.0 cal/goC; calor específico del vapor: 0.47 cal/goC; calor de fusión del hielo: 80 cal/g; calor de vaporización del agua: 540 cal/g.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

En la figura está representado en un diagrama P-V el ciclo seguido por un gas. Si la energía interna del gas cuando se lleva de A a C aumenta en 800 J y el trabajo realizado por el gas a lo largo de la trayectoria ABC es de 500 J, a) ¿cuánto calor hay que agregar al gas al ir de A a C a través de B? b) Si la presión en el punto A es 5 veces la presión en el punto C, ¿cuál es el trabajo realizado por el gas al ir de C a D? c) ¿Cuál es el calor intercambiado con los alrededores de C a A? d) Si la energía interna al ir de D hasta A aumenta en 500 J, ¿cuánto calor se debe agregar al gas cuando va de C a D?

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de SEP2002.

Un hilo de acero de 3 m de longitud y otro hilo de cobre de 2 m de longitud con la misma sección recta de 1 mm2 están unidos fuertemente por uno de sus extremos; el conjunto se sujeta por uno de los extremos a un punto fijo, colgando verticalmente. a) ¿Qué carga ha de colgarse del extremo libre para que se produzca un aumento de longitud total de 4 mm? b) ¿Cuál es la máxima carga que podría soportar sin sobrepasar el límite elástico? ¿Qué energía elástica quedaría almacenada en este caso en cada hilo? Supóngase despreciables los pesos de los hilos.
Sobre el hilo sometido a la carga del caso a), mediante un agente externo, se generan ondas transversales de amplitud 5 cm y de frecuencia 100 Hz que se propagan desde el hilo de acero al de cobre. Determinar: c) los coeficientes de reflexión R y transmisión T y d) escribir las ecuaciones de las ondas incidente, reflejada y transmitida.
(Eacero=20•1010 Pa; (σElás)acero=25•107 Pa; ρacero=7.8 g/cm3; Ecobre=12.8•1010 Pa; (σElás)cobre=15•107 Pa; ρcobre=8.96 g/cm3)

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Un hilo de aluminio de longitud l1=60 cm y sección recta de 10-2 cm2 es soldado a un hilo de acero de la misma sección y longitud l2=86.6 cm. Se fija el hilo así formado sobre la pared y se aplica sobre el extremo libre una tensión de 10 kg. Se producen ondas transversales en el hilo usando una fuente externa de frecuencia variable. a) Calcular la frecuencia más baja para la cual se forman ondas estacionarias de tal forma que la unión de los dos hilos sea un nodo. b) ¿Cuál es el número total de los nodos observados en esta frecuencia excluyendo los dos nodos de los extremos del hilo? ρAl=2.6 g/cm3; ρAcero=7.8 g/cm3</SUP.

Problema de Interferencias.

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 (νA = 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 (νB = 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 vS=335 m/s)

Problema de Interferencias.