PROCESOS TERMODINAMICOS - EJERCICIOS PROPUESTOS, Ejercicios de Procesos Estocásticos

¡Descarga PROCESOS TERMODINAMICOS - EJERCICIOS PROPUESTOS y más Ejercicios en PDF de Procesos Estocásticos solo en Docsity! Cálculo aplicado a la física 3 Procesos Termodinámicos SEMANA 13 Sesión 02 1. ¿Cuál es el módulo de la velocidad media de las moléculas de H2 a 27 °C y a la presión atmosférica? a) 1800 m/s b) 1900 m/s c) 2000 m/s d) 2100 m/s e) 2200 m/s 2. Acerca de la teoría cinética de los gases ideales, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a las siguientes proposiciones: I. Estudia las propiedades macroscópicas de los gases ideales, como presión y temperatura relacionándolas con las propiedades microscópicas de las moléculas tales como velocidad y energía cinética. II. La presión del gas se debe a choques de las moléculas contra las paredes del recipiente. III. Una molécula de gas de H u O2 tiene energía cinética media igual a 3 2 𝑘𝐵𝑇 a) VVV b) VFV c) FVF d) VVF e) FFF 3. Se calienta un gas monoatómico de tal manera que se expande isobáricamente ¿Qué porcentaje de calor suministrado al gas pasa a U? a) 50% b) 40% c) 60% d) 30% e) 20% 4. Un gas ideal monoatómico es sometido a los procesos AB y BC como se muestra en la figura: Si la energía interna del gas en el estado B es 54 kJ, determine el cambio de la energía interna del gas en el proceso ABC (en kJ). A) 9 B) 18 C) 27 D) 81 E) 162 5. “n” moles de un gas ideal se expanden y va- rían su volumen desde V1 hasta V2, en un proceso en el que la temperatura del gas depende del volumen según: T = αV2, donde α es una constante. Encuentre el trabajo que realiza el gas durante el proceso. (R=constante universal de los gases) A) nRα(𝑉2 2 - 𝑉1 2 ) B) nRα(𝑉2 2 - 𝑉1 2 )/2 C) nRα(𝑉2 2 + 𝑉1 2) D) nRα(𝑉2 2 - V1 V2 + 𝑉2 2 )/2 E) nRα( V2 - V1 ) 2/2 P (kPa) 3Po A 2Po B Po C 0 Vo 3Vo 5Vo V (m3) Cálculo aplicado a la física 3 6. Un gas ideal monoatómico ideal se lleva del estado A hacia el estado B, según el proceso descrito en el gráfico, determine el trabajo realizado por el gas durante el proceso (en kJ). A) 100 B) 180 C) 200 D) 220 E) 300 7. A un gas ideal monoatómico se le suministra calor a presión constante. Determine qué porcentaje (en %) del calor absorbido es utilizado para realizar trabajo. A) 10 B) 20 C) 30 D) 40 E) 50 8. ¿Qué cantidad de calor (en joules) se debe suministrar a un gas ideal diatómico para que al expandirse isobáricamente realice un trabajo de 14 J? A) 14 B) 28 C) 49 D) 57 E) 64 9. El gas ideal experimenta el proceso termodinámico cíclico ABCA mostrado es la figura. Determine el calor total, en J, añadido durante el ciclo. A) 0,3 B) 0,4 C) 0,5 D) 0,6 E) 0,7 10. Un mol de un gas ideal realiza el ciclo mostrado en la figura. Si la temperatura en A es de 20 ᵒC y la temperatura en C es el doble de la temperatura en B. Calcule, aproximadamente, el trabajo que realiza el gas, en J, en un ciclo. R = 8,31 J/mol.K A) 1 217 B) 2 434 C) 3 651 D) 4 869 E) 9 738 4 1 A 2 C 4 B P (105 Pa) V (cm3) 5 4 0,8 1,2 V (m3) P (105 Pa) P2 P1 V 3V A B V P C Cálculo aplicado a la física 3 20. En el sistema mostrado el émbolo mantiene una presión interior de 2,87 x 105 Pa en el sistema adiabático que contiene 0,5 kg de aire. El área de la sección recta del cilindro es 20 cm2. Determine el valor de la resistencia “R” por donde circula una corriente de 10A durante un tiempo de 7,896 s de tal manera que el émbolo lo suba 40 cm. Considere para el aire: .?̅? = 287 𝐽 𝑘𝑔 𝐾 ; 𝐶𝑣 = 0,7 𝐾𝐽 𝑘𝑔 𝐾 21. Un mol de un gas ideal realiza 3 000 J de trabajo sobre los alrededores conforme se expande isotérmicamente hasta una presión final de 1,00 atm y un volumen de 25,0 L. Determine la temperatura del gas y el volumen inicial 22. Durante una compresión isotérmica de gas ideal, es preciso extraer 335 J de calor al gas para mantener la temperatura constante. ¿Cuánto trabajo efectúa el gas durante el proceso? 23. Un cilindro contiene 0,250 moles de dióxido de carbono (CO2) gaseoso a una temperatura de 27,0 °C. El cilindro cuenta con un pistón sin fricción, el cual mantiene una presión constante de 1,00 atm sobre el gas. El gas se calienta hasta que su temperatura aumenta a 127,0 °C. Suponga que el CO2 se puede tratar como gas ideal. a) Dibuje una gráfica pV para este proceso. b) ¿Cuánto trabajo efectúa el gas en este proceso? c) ¿Cuánto cambia la energía interna del gas? 24. Un gas se expande de I a F a lo largo de tres posibles trayectorias, como se indica en la figura. Calcule el trabajo (en joules) realizado por el gas a lo largo de las trayectorias: a. IBF, b. IAF e c. IF Cálculo aplicado a la física 3 25. Un cilindro contiene 0,0100 moles de helio a T = 27,0 °C. a) ¿Cuánto calor se requiere para elevar la temperatura a 67,0 °C manteniendo constante el volumen? Dibuje una gráfica pV para este proceso. b) Si, en vez del volumen, se mantiene constante la presión del helio, ¿cuánto calor se requiere para elevar la temperatura de 27.0 °C a 67.0 °C? Dibuje una gráfica pV para este proceso. 26. Un mol de un gas ideal se expande adiabáticamente de forma que su presión disminuye de 2 atm hasta 1 atm. Después este gas se caliente a volumen constante hasta la temperatura inicial, con lo cual su presión aumenta hasta 1,22 atm. a) Represente los procesos anteriores en un diagrama p-V y determine el exponente de la adiabática, , para este as. b) Si la temperatura inicia es 𝑇1 = 27°𝐶, determine el trabajo realizado por el gas.