Física II

Suponiendo que la temperatura máxima de la superficie de la Luna sea de 150 ^oC, demostrar que es imposible que nuestro satélite pueda tener una atmósfera de hidrógeno. Datos: radio de la Luna: 0.27R_T; radio de la Tierra (R_T): 6370 km; masa de la Luna: 0.012M_T; masa de la Tierra (M_T): 6·10²⁴ kg; constante de gravitación universal: 6.67·10^-11 N·m²/kg²; constante de Boltzmann: 1.381·10^-23 J/K; masa del átomo de hidrógeno: 1.6725·10^-24 g.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

En un recinto a temperatura ambiente de 25 ^oC se sitúa 1 kg de hielo a -10 ^oC. El hielo se derrite y alcanza un estado de equilibrio térmico con la atmósfera. Calcular el aumento de entropía del Universo, sabiendo que el calor específico del hielo a presión constante es c_p=2.093 kJ/kg^oC, que su calor de fusión es L=333.3 kJ/kg y el calor específico del agua c=4.187 kJ/kg^oC.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un sistema experimenta las siguientes transformaciones reversibles: 1) de A a B isotérmica a 600 K con absorción de 300 kcal; 2) de B a C adiabática hasta 100 K; 3) de C a D isotérmica a 100 K con absorción de 500 kcal; 4) de D a E adiabática hasta 400 K; 5) de E a F isotérmica a 400 K con cesión de 800 kcal. Se trata de volver al estado inicial cediendo calor solamente por vía isotérmica a 350 K. ¿Cuál es la cantidad de ese calor?

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

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.

El ángulo límite entre el aire y una lámina de vidrio es 41^o49´. Calcular el ángulo límite entre dicha lámina y el agua. ¿Cuál es el índice de refracción del vidrio?
Indice de refracción del agua: .

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

En el fondo plano de un estanque de profundidad h lleno de agua hay un foco luminoso puntual que ilumina cierta parte del fondo por reflexión total en la superficie. Hallar el radio del círculo en el fondo al que no llegan los rayos reflejados totalmente. Índice de refracción del agua: n_i=4/3.

Cuestion de Reflexión y Refracción de Ondas.

La figura muestra la disposición llamada espejo de Lloyd, el cual produce diagramas de interferencia. Las fuentes coherentes de luz son S₁ y su imágen S₂ que se debe a la reflexión en la superficie superior de la placa de vidrio. Por consiguiente los rayos que interfieren son los que provienen directamente de la fuente y los reflejados por el vidrio. ¿Qué concluirías acerca del cambio de fase por reflexión si la franja correspondiente a una diferencia de camino igual a cero es a) brillante, b) oscura? En el experimento real se obtiene el resultado b) ¿Es de esperar este resultado?

Problema de Interferencias.

Una lente plano-convexa de 2 dioptrías cuyo índice de refracción es 1.5, se coloca sobre una lámina de vidrio plana apoyándola por su cara convexa. El conjunto se ilumina por encima de la cara plana con luz de 700 nm. Calcular el radio de la séptima circunferencia que presenta máximo de interferencia, considerando que se hace la observación por refracción. La lente se considera delgada.

Problema de Interferencias.

Un tubo largo está formado por la unión de dos tubos concéntricos de radios casi iguales de modo que la longitud del tubo puede variarse a voluntad. Este tubo contiene aire (masa molecular 28.84 g/mol) a 77^oC. Un diapasón vibra en las proximidades de uno de sus extremos con una frecuencia de 500 ciclos/segundo. Se produce resonancia (el tubo se encuentra recorrido por ondas estacionarias) cuando la longitud del tubo se ajusta a 56.25, 93.75 y 131.25 cm, pero no para longitudes intermedias. a) Deducir con estos datos si el tubo es abierto por los dos lados, o abierto por un solo extremo; b) calcular la velocidad del sonido en aire a 77^oC; c) calcular, a partir del resultado anterior, la razón ϒ de los calores específicos para el aire. d) la longitud de este tubo y de otro abierto por ambos extremos se escogen de modo que sus frecuencias fundamentales son iguales. ¿Qué otras frecuencias tienen en común ambos tubos? e) Sabiendo que la potencia sonora emitida por el tubo inicial es de 4π·10^-3 W; determinar la intensidad y la sonoridad percibidas por un observador situado a 2 m del tubo sonoro. ¿A qué distancia tendrá que situarse el observador para dejar de percibir el sonido? Intensidad umbral para la frecuencia de dicho tubo: I_o=4·10^-12 W/m².

Problema de Interferencias.

Un haz sonoro de 20 cm de longitud de onda se envía dentro de los tubos que se muestran en la figura. ¿Cuál deberá ser el radio R del círculo de manera que los dos haces componentes se cancelen cuando alcancen el detector?

Cuestion de Interferencias.