Física II

Tres kilogramos de agua a 18 ^oC se mezclan con nueve a 72 ^oC. Una vez establecido el equilibrio, se restituyen las dos cantidades de agua a su estado inicial, colocando 3 kg en contacto con una fuente térmica siempre a 18 ^oC y los 9 kg restantes en otra siempre a 72 ^oC. Calcular: a) el incremento de la entropía del agua como consecuencia del primer proceso y el incremento de entropía del Universo; b) el incremento de entropía del agua producido por todas las operaciones, y el del Universo; c) el incremento de entropía del agua debido al segundo proceso y el del Universo. Calor específico del agua: 1 cal/g^oC.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

En un ciclo de Diesel el aire se comprime adiabáticamente desde un estado a hasta otro b, se calienta después a presión constante hasta c, se expande adiabáticamente hasta d y por último se enfría a volumen constante hasta a. Considera un ciclo Diesel que se inicia con 0.8 l de aire (γ=1.4) a 300 K y 10⁵ N/m². Si la temperatura en el punto c es T_c=1100 K y en el paso de a a b el volumen se reduce 20 veces: a) dibuja el ciclo Diesel; b) determina presión, volumen y temperatura en todos los puntos del ciclo; c) calcula la variación de energía interna, de calor y de trabajo en cada rama del ciclo.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN1999.

Demostrar gráficamente que la amplitud resultante de la interferencia de fuentes iguales, puntuales y alineadas es cero para un desfase δ=120^o (en el caso de tres fuentes), δ=90^o (cuatro fuentes) y δ=72^o (cinco fuentes). Deducir una expresión que dé el desfase, para una amplitud cero, en función del número de fuentes.

Cuestion de Interferencias.

Dos barras macizas, una de acero de 2 m de longitud y otra de latón de 1 m de longitud y ambas de 12 cm de diámetro se sueldan seguidas. En los extremos se aplica una fuerza F que hace que el conjunto se estire, consiguiéndose un alargamiento total del conjunto de 10^-3 mm. El incremento de volumen de la barra de latón es de 2.25 mm³. En estas condiciones determinar: a) el módulo de Young del latón, así como la fuerza que ha sido necesario aplicar y los esfuerzos en cada barra.
b) El incremento de longitud experimentado por cada barra y el incremento de volumen total del conjunto.
(Datos: E_acero=20·10¹⁰ N/m²; μ_acero=0.28; μ_latón=0.37).
c) Considérese estas mismas barras pero ahora huecas, constituyendo así tubos de órgano, la primera cerrada por ambos extremos y conteniendo H₂ y la segunda cerrada por un extremo (en unión con el otro tubo) y abierta por el otro, conteniendo He. La temperatura es de 30 ºC. Determinar en estas condiciones la mínima frecuencia para la que se produzcan ondas estacionarias en cada tubo. ¿A qué armónico corresponden estas ondas en cada tubo? d) las posiciones de todos los nodos, tanto en el tubo 1 como en el 2. (Velocidad del sonido a 0 ºC en los dos gases: v_H2=1139 m/s; v_He=911.24 m/s).

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP2007.

Calcular la relación entre las potencias P₁ y P₂ de una lente cóncavo-convexa de radios R y R’, respectivamente, según que la luz penetre por la cara cóncava o por la convexa.

Cuestion de Óptica geométrica.

¿Cuánto calor es necesario suministrar para calentar a la presión atmosférica 1 kg de hielo a -20 ^oC hasta que todo el hielo se convierta en vapor? Calor específico del hielo a presión constante c_h=2.05 kJ/kgK; calor específico del agua a presión constante c_a=4.18 kJ/kgK; calor latente de fusión del hielo L_f=333.5 kJ/kg; calor latente de vaporización del agua L_v=2257 kJ/kg.

Cuestion de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

Un tubo en forma de T tiene una de sus ramas cerrada por medio de un pistón móvil como se muestra en la figura (a).Se coloca un diapasón en uno de sus extremos a) ¿Cuál es la separación Δx entre posiciones sucesivas del pistón para las cuales se percibe intensidad máxima en el otro extremo abierto, B? La frecuencia con que emite el diapasón es de 256 Hz, la temperatura del aire del tubo en las condiciones de la experiencia es de 25.5 ^oC y la velocidad del sonido en aire en calma a 0 ^oC es de 333 m/s. b) ¿Para qué distancia x del pistón a la parte horizontal del tubo se produce el tercer máximo de intensidad?c) A continuación se coloca el pistón en la parte superior del tramo vertical del tubo tal como aparece en la figura (b). Determinar la frecuencia de las pulsaciones producidas entre este tubo y otro cuya longitud fuera un 5% mayor si en ambos casos se trata del sonido fundamental.

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP2002.

Justificar si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:
Una imagen virtual puede:
a) Verse sobre una pantalla
b) Verse con una cámara de video
c) Observarse directamente con los ojos
d) Fotografiarse con una cámara de fotos

Cuestion de Óptica geométrica.

Sobre una superficie plana que separa dos medios transparentes de índices de refracción 1.5 y 1.8 incide un rayo luminoso que forma un ángulo de 45^o con la normal. Calcular los ángulos de refracción según que el rayo incidente proceda del medio de mayor o menor índice.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Dos altavoces idénticos emiten isotrópicamente y en fase con una frecuencia de 850 Hz y una salida total de audio de 50 mW cada uno de ellos. Un punto P está situado a 10 m de un altavoz y a 12 m del otro. a) Calcular las intensidades procedentes de cada altavoz, separadamente, en el punto P; b) ¿cuál será la intensidad del sonido combinado en P?

Problema de Interferencias.