Física II

¿A qué temperatura se tiene el mismo valor en las escalas Farenheit y Celsius?

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Se disponen dos cubos metálicos de 3 cm de lado, uno de cobre (Cu) y otro de aluminio (Al), como se indica en la figura. Calcular: a) la resistencia térmica de cada uno de los cubos; b) la resistencia total del sistema; c) el flujo de energía y d) La temperatura T en la interficie.
(Las conductividades térmicas del cobre y del aluminio son 401 W/m·K y 237 W/m·K respectivamente)

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Hallar la energía cinética de traslación de 1 l de gas oxígeno a una temperatura de 0 ^oC y un presión de 1 atm.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

70 g de hidrógeno atómico se comprimen adiabáticamente desde un estado inicial A (P_A=1 atm; V_A=80 dm³) a un estado final B (V_B=40 dm³). Calcular: a) temperatura final; b) trabajo realizado para comprimir el gas; c) variación de energía interna; d) calor añadido o cedido. Tómese 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

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. ρ_Cu=8.8 g/cm³.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

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.

Dos alambres, uno de cobre y otro de acero del mismo radio, se unen formando un alambre más largo.
a) Encontrar T y R en el punto de unión para ondas que se propagan en el alambre del cobre al acero y del acero al cobre (sea 1 mm el radio común). b) Suponiendo que la frecuencia de la onda incidente es de 10 Hz, que su amplitud es 2 cm y que la tensión es 50 N, escribir las ecuaciones de la onda incidente, reflejada y transmitida. Densidad del cobre ρ_Cu =8890 kg/m³ ; Densidad del acero ρ_A =7800 kg/m ³.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Sabiendo que una onda luminosa se desplaza con una velocidad v₁ en el medio 1 y v₂ en el medio 2 determinar: a) la relación de frecuencias de la onda en los medios 1 y 2; b) la relación de las direcciones de propagación en los dos medios; c) el ángulo límite en la superficie de separación de ambos medios.

Cuestion de Reflexión y Refracción de Ondas.

Una experiencia consiste en una fuente S y un detector D separados una distancia de 600 m, equidistantes de un eje transversal AO. La fuente S emite ondas sonoras (v=340 m/s) de frecuencia ν=100 Hz. a) En una primera parte de la experiencia, las ondas que salen de S llegan a D por dos caminos diferentes: directamente, y después de reflejarse en una pared P. Esta se sitúa primero en una posición P₁ y después en una posición diferente P₂, para las cuales se obtiene en D respectivas situaciones de mínimo de intensidad, habiéndose observado además entre ambas posiciones 100 situaciones de máximo de intensidad. Si la distancia entre la pared en la posición P₁ y la recta SD es de 361.8 m, ¿cuál es el espacio entre las posiciones P₁ y P₂ de la pared? b) En una segunda parte de la experiencia se elimina la onda directa que llega al detector, colocando un obstáculo en el camino SD, de forma que a D sólo llegan ondas después de rebotar en la pared P. Se quiere además que la pared alcance diferentes posiciones, para lo cual se da a la pared un movimiento uniformemente acelerado con a=2 m/s². En estas condiciones, en una posición P₁ de la pared se obtiene en D una frecuencia de ν´=92.3 Hz. Calcular la frecuencia ν₁ percibida por el observador O colocado en el centro de la pared en esta posición P₁. Si para una posición P₂ se tiene que P₁P₂=100 m, calcular la frecuencia ν₂ observada por O en la nueva posición P₂.

Problema de Interferencias.

Para reducir la reflexión en la superficie del cristal, las lentes van, a menudo, recubiertas de películas delgadas de sustancias transparentes como F₂Mg (n=1.38). ¿De qué espesor debe ser esta película para producir una reflexión mínima en el centro del espectro visible 550 nm? n_cristal=1.5.

Problema de Interferencias.