Física II

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.

El calor de vaporización del agua bajo la presión normal es 539.55 cal/g a 100 ^oC. Calcular para una molécula: a) la energía cinética media; b) la energía que gasta para escapar del líquido. Constante de los gases perfectos: R=8.31 J/molK; número de Avogadro: 6.023·10²³ moléculas/mol.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Se lleva un gas ideal de una temperatura inicial T_i a una temperatura final mayor T_f, a lo largo de dos caminos reversibles diferentes que parten del mismo punto en un diagrama PV: el camino A es a presión constante; el camino B es a volumen constante. ¿Cómo será la relación entre las variaciones de entropía para estos dos caminos: a) ΔS_A > ΔS_B; b) ΔS_A=ΔS_B; c) ΔS_A > ΔS_B? Justifique la respuesta.

Cuestion de Teoría Cinética de los Gases.

Un metro cúbico de hidrógeno (H₂), que se considera gas perfecto, a 4 atm y 5 ^oC se calienta por vía reversible a presión constante hasta 255 ^oC. Calcular el calor que hay que comunicarle, el incremento de su energía interna y el trabajo realizado por el gas. Si partiendo de las condiciones iniciales el hidrógeno se expande reversible e isotérmicamente hasta el mismo volumen que antes, ¿el trabajo realizado por el gas es mayor o menor que el anterior? c_p=7 cal/molK; c_v=5 cal/molK; R=2 cal/molK; T₀=0 ^oC=273 K.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Una masa de 500 g de oxígeno (masa molecular M=32 g/mol), al que se considera gas perfecto, se encuentra en el interior de un cilindro cerrado por un émbolo móvil sin rozamientos, siendo inicialmente su presión de 1 atm y su temperatura de 50 ºC. Se comprime posteriormente el gas isobáricamente hasta que su volumen se reduce a la mitad, sufriendo a continuación una compresión adiabática durante la cual se realiza un trabajo sobre el gas de 10283 J, evolucionando seguidamente a volumen constante, y volviendo al estado inicial mediante una expansión isoterma. Se pide: a) presión, volumen y temperatura en cada uno de los puntos del ciclo; b) dibujar el ciclo; c) variación de energía interna, trabajo, calor y entropía en cada una de las transformaciones y en el ciclo completo; d) rendimiento termodinámico del ciclo; e) rendimiento de un ciclo de Carnot que operase entre las mismas temperaturas extremas.
Datos: constante de los gases perfectos R=0.082 atml/molK=8.32 J/molK=2 cal/molK; 1 cal=4.18 J; 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2004.

El ángulo límite que corresponde a la refracción entre el aire y el hielo es 49^o47´. Encontrar el índice de refracción del hielo.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

La luz incide con un ángulo de 45^o sobre la superficie superior de un cubo de vidrio con índice de refracción (2)^1/2. ¿Se reflejará totalmente el rayo en la cara vertical? Índice de refracción del medio que rodea al cubo: 1.

Cuestion de Reflexión y Refracción de Ondas.

Dos rendijas están separadas por 0.3 mm y colocadas a 50 cm de una pantalla. ¿Cuál es la distancia entre la segunda y la tercera líneas oscuras de la figura de interferencia cuando se iluminan las rendijas con luz de longitud de onda igual a 600 nm?

Problema de Interferencias.

Se unen por una arista dos láminas de vidrio y se separan por la arista opuesta mediante un papel de espesor 4·10^-3 cm, quedando entre ambas láminas una cuña de aire. Determinar el número máximo de franjas interferenciales y los espesores donde se producirán los máximos de interferencia cuando se ha iluminado el sistema normalmente con luz de 600 nm. La observación se lleva a cabo por refracción.

Problema de Interferencias.

Dos alambres de dos materiales distintos (1 y 2) y del mismo radio 2 mm se unen entre sí para formar un alambre más largo. En el punto de unión y en el punto más bajo del conjunto se sueldan dos anillos macizos de 250 kg de masa (ver figura). El material 1 tiene una longitud de 3 m, una densidad de 22500 kg/m³ y un módulo de Young de 8·10¹¹ N/m². El material 2 tiene una longitud de 7.5 m, una densidad de 2500 kg/m³ y un módulo de Young de 2·10¹¹ N/m². Se pide: a) calcular el alargamiento total del conjunto; b) mediante una fuente externa de frecuencia variable se producen ondas longitudinales en los dos alambres. Calcular la frecuencia más baja para la cual se producen ondas estacionarias en los alambres de modo que tanto el punto de unión como el punto más bajo sean nodos. Despreciar el alargamiento y el peso de los alambres. c) Un avión vuela horizontalmente con velocidad constante a 200 m por encima del campanario de un pueblo cuya campana emite un sonido de frecuencia 100 veces menor que la frecuencia calculada anteriormente. La velocidad del avión es 324 km/h. En un cierto instante y sobrepasado el campanario, la azafata del avión escucha el sonido de la campana con una frecuencia de 24.234 Hz. ¿Con qué frecuencia la escuchó 4.5 s antes? Velocidad del sonido en el aire: 340 m/s.

Problema de Interferencias.