Trabajo Practico de Termodinamica

TRABAJO PRÁCTICO TERMODINAMICA I I - Preguntas de repaso: 1) ¿Qué ¿Qué relac elació ión n exis existe te entr entre e la cons conser erva vaci ción ón de la ener energí gía a y la pri primera mera ley ley de la termodinámica? Básicamente la primera ley de la termodinámica es la conservación de la energía aplicada a la termodinámica. 2) ¿Qué le le ocurre a la energía energía interna interna de un sistema cuando se realia tra!a"o tra!a"o so!re so!re él? ¿Qué le ocurre a su temperatura? #e sa!e por la primera ley de la termodinámica $ue al realiar tra!a"o so!re un sistema la energía interna de este aumenta y si la energía interna aumenta su temperatura tam!ién lo %ace.

&) ¿Qué ¿Qué relació relación n existe existe entre entre el calor calor sumin suminist istra rado do a un sistema sistema y la energí energía a inter interna na y el tra!a"o externo realiado por el sistema? 'a relación está dada por la primera ley de la termodinámica en su (orma desarrollada Q suministrado  * entrante +,ariación de energía interna  * externo  Q perdido

-) #i se reali realia a tra! tra!a"o a"o so!re so!re un sistema sistema ¿aume ¿aumenta nta o dismin disminuye uye la ener energía gía intern interna a del del mismo? #i se realia tra!a"o so!re un sistema su energía interna aumenta.

/) #i un sistema sistema realia realia tra!a"o tra!a"o so!re so!re el medio medio ¿aumenta ¿aumenta o disminuye disminuye la energía energía interna interna del mismo? #i se realia tra!a"o so!re el medio la energía interna aumenta.

0) ¿uál ¿uál es la condició condición n necesari necesaria a para $ue $ue un proceso proceso sea sea adia!ático adia!ático? ? l sistema de!e ser térmicamente aislado.

3) ¿Qué ¿Qué le sucede a la temperatur temperatura a del aire cuando cuando éste su(re su(re una compresió compresión n adia!ática adia!ática? ? ¿4 cuándo se expande adia!áticamente?  5l su(rir una compresión adia!ática la temperatura del aire aumenta y cuando se expande adia!áticamente su temperatura disminuye por$ue su energía interna tam!ién lo %ace.

6) ¿Qué le sucede en general a la temperatura del aire $ue asciende? ¿4 a la temperatura del aire $ue desciende? #i aumenta la temperatura la energía interna tam!ién lo %ace igualmente si la temperatura disminuye la energía interna tam!ién.

7) ¿Qué relación existe entre la segunda ley de la termodinámica y el sentido del (lu"o del calor? n $ue la segunda ley plantea $ue el sentido del (lu"o de calor de un cuerpo a otro es irreversi!le. 18) ¿Qué es la contaminación térmica? 'a contaminación térmica sucede de!ido al cam!io de la temperatura ocasionado por un proceso deteriorando todo el medio am!iente y a los seres $ue viven en él. 11) #i se pudiese eliminar toda la (ricción de una má$uina térmica ¿tendría una e(iciencia del 1889? :na ma$uina termina tendría e(iciencia térmica de 188 9 si el calor pasaría espontáneamente del (oco (rio al caliente la energía interna se podría trans(ormar  totalmente en tra!a"o por medio de cual$uier ma$uina térmica.

II - Cuestiones: 1) uando in(las un neumático con un in(lador para !icicleta el cilindro del in(lador se calienta. #e;ala dos raones por las cuales ocurre esto. <=or$ue al in(lar se comprime el aire dentro del cilindro aumentando así su energía interna y su temperatura. <=or$ue el calor causado por las (ricciones internas se (iltra por el cilindro. 2) ¿s posi!le trans(ormar totalmente una cantidad determinada de calor en energía mecánica? ¿s posi!le trans(ormar totalmente una cantidad determinada de energía mecánica en calor? ita e"emplos en cada caso. s posi!le trans(ormar totalmente una cantidad determinada de energía mecánica en calor pero por la segunda ley de la termodinámica no es posi!le trans(ormar totalmente el calor  en energía mecánica. <:na taa de ca(é caliente so!re una mea se en(ría al interactuar con la mesa y el aire pero no es posi!le $ue la mesa y el aire le cedan calor a la taa de ca(é para $ue este se caliente de nuevo. <:n ladrillo cae desde cierta altura %acia el piso al impactar aumenta su energía interna puesto $ue sus partículas interactuaron con el aire y el piso pero no es posi!le $ue el aire y el piso le cedan calor para $ue el ladrillo se eleve a su altura inicial. &) #a!emos $ue el aire caliente asciende así $ue podría pensarse $ue la temperatura del aire de!ería ser más alta en la cima de una monta;a $ue más a!a"o. =ero en general ocurre lo contrario. ¿=or $ué? =or$ue mientras más alto se esta la densidad del aire !a"a y la presión tam!ién. sto causa $ue el aire caliente se expanda y por ende pierda temperatura.

-) #i $uitas el silenciador del motor de un auto ¿aumenta disminuye o permanece constante la e(iciencia del motor? ¿4 si conduces el auto en un día muy (río?  5umentas la e(iciencia del motor y si se conduce en un día muy (rio tam!ién estaría igual.

/) 'a suma de las energías cinéticas de las moléculas de un recipiente muy grande de agua (ría es mayor $ue la suma de las energías cinéticas moleculares de una taa de té caliente. >magina $ue sumerges parcialmente la taa de té en el agua (ría y $ue el té a!sor!e 18  "oules de energía del agua y se calienta mientras $ue el agua cede 18 "oules de energía y se en(ría. ¿,iolaría esta trans(erencia de energía la primera ley de la termodinámica? ¿4 la segunda? o violaría la primera ley de la termodinámica puesto $ue cumple con el e$uili!rio termodinámico pero violaría la segunda ley puesto $ue no puede (luir calor de un cuerpo (rio a uno caliente sin un agente externo.

0) :na mecla de com!usti!le y aire se $uema rápidamente en un motor de com!ustión para empu"ar un pistón del motor el cual impulsa a su ve el ve%ículo. n un motor a reacción se $uema rápidamente una mecla de com!usti!le y aire la cual en ve de empu"ar  pistones empu"a al avión mismo. n tu opinión ¿cuál motor es más e(iciente? 'os dos motores son igualmente de e(icientes puesto $ue am!os cumplen su (unción de $uemar rápidamente el com!usti!le.

3) #upón $ue deseas en(riar una cocina y a!res la puerta del re(rigerador y cierras la puerta y las ventanas de la cocina. ¿Qué le ocurrirá a la temperatura del cuarto? 'a temperatura aumentara por$ue el re(rigerador al estar encendido li!erara calor al am!iente de la cocina.

6) uando se suelta un glo!o in(lado con alg@n gas liviano comiena a ascender. 5l tomar  altura el glo!o va pasando por lugares $ue cada ve tienen menor temperatura y presión. ¿Qué ocurrirá con la energía interna del gas durante el ascenso? 'a energía interna del gas va aumentando al principio por $ue el aire realia tra!a"o so!re el glo!o %asta $ue llega a un punto donde la temperatura es (ría y la presión !a"a %aciendo $ue su energía interna disminuya.

7) :n "ugador de (@t!ol patea la pelota a ras del piso y esta se detiene después de recorrer  unos 28 m. 'a energía mecánica $ue tenía la pelota se (ue trans(ormando en energía interna del césped y del aire. ¿=or $ué no es posi!le $ue el césped y el aire disminuyan su energía interna de tal manera $ue trans(erida a la pelota la pongan en movimiento y la %agan retornar a los pies del "ugador con la misma energía mecánica con la $ue partió? =or$ue violaría la segunda ley de la termodinámica la cual esta!lece $ue es irreversi!le el proceso de transmisión de calor en este caso es imposi!le la tras(erencia de energía interna del césped y el aire %acia la pelota

III - Probleas: 1) 5l acercar un glo!o in(lado con aire a una estu(a reci!e calor por valor de 188 A y se dilata por lo $ue entrega al medio exterior 1/ A de tra!a"o. ¿uál es la variación de su energía interna? #i luego se lo ale"a de la estu(a de tal manera $ue vuelva a su estado inicial ¿$ué %a!rá ocurrido con su energía interna?

2) n cada uno de los siguientes casos calcular la variación de la energía interna del sistema suponiendo $ue a) a!sor!e &888 cal y realia 2/1830 Aoules de tra!a"oC !) a!sor!e /88 cal y se le aplica un tra!a"o de 12/- AoulesC c) se extraen 2888 cal de un gas a volumen constante.

&) :na !otella de vidrio totalmente llena contiene 1 l de agua a 1/ D. #e la expone a la radiación solar %asta $ue su temperatura es de 28 D. #i se desprecia la dilatación del vidrio de tal modo $ue se puede considerar $ue la trans(ormación es a volumen constante ¿cuál %a sido la variación de energía interna del agua? -) :na (uente térmica suministra /88 A en (orma de calor a una masa de gas ideal $ue evoluciona manteniendo su temperatura constante. a) ¿uánto vale la variación de energía interna? !) ¿uál es el valor del tra!a"o intercam!iado por el gas con el medio exterior? /) :n recipiente rígido y %ermético contiene en su interior un gas ideal. 5l colocarlo en un am!iente (río cede 388 A. a) ¿uánto vale el tra!a"o realiado por el gas? !) ¿uánto varió la energía interna? 0) :n cilindro cerrado por un ém!olo contiene 2 l de gas a la presión de 1 atm. #e lo calienta iso!áricamente y su volumen aumenta %asta 2/ l. a) ¿uál es el tra!a"o realiado por el gas? !) #i la presión se mantuviera constante en - atm ¿cuánto valdría el tra!a"o? 3) #e entregan 18888 cal a un recipiente $ue contiene 2/8 g de oxígeno a 1 atm de presiónC el recipiente está provisto de un ém!olo de modo $ue la evaporación se %aga a presión constante. :n termómetro indica $ue la temperatura se elevó en 18 D. a) ¿Qué tra!a"o realió el gas? !) ¿Qué variación de volumen experimentó el oxígeno? Eormulario =rimer principio Q + '  ∆: Frans(ormación >so!árica ' + p.G, (  H ,i ) ⇒ Q + '  ∆: Frans(ormación >socórica ' + 8 ⇒ Q + ∆: Frans(ormación >sotérmica ∆: + 8 ⇒ Q + '

Frans(ormación adia!ática Q + 8

⇒ '

+ < ∆:

Nota: el trabajo será presentado en folder lo más claro posible fecha límite 05 de mayo

del 2017, en hora de clase.