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Física universitaria volumen 2

Preguntas Conceptuales

Física universitaria volumen 2Preguntas Conceptuales

Preguntas Conceptuales

3.1 Sistemas termodinámicos

1.

Considere estos escenarios e indique si el trabajo es realizado por el sistema sobre el ambiente (system on the environment, SE) o por el ambiente sobre el sistema (environment on the system, ES): (a) abrir una bebida carbonatada; (b) llenar un neumático vacío; (c) una lata de gas vacía y sellada se expande en un día caluroso y arquea las paredes.

3.2 Trabajo, calor y energía interna

2.

¿Es posible determinar si un cambio en la energía interna está causado por el calor transferido, por el trabajo realizado o por una combinación de ambos?

3.

Cuando un líquido se vaporiza, su cambio de energía interna no es igual al calor añadido. ¿Por qué?

4.

¿Por qué la bomba de la bicicleta se calienta al inflar el neumático?

5.

¿Es posible que la temperatura de un sistema permanezca constante cuando el calor entra o sale de él? Si es así, dé ejemplos.

3.3 Primera ley de la termodinámica

6.

¿Qué nos dice la primera ley de la termodinámica sobre la energía del universo?

7.

¿Añadir calor a un sistema aumenta siempre su energía interna?

8.

Se ha invertido mucho esfuerzo, tiempo y dinero en la búsqueda de la llamada máquina de movimiento perpetuo, la cual se define como una máquina hipotética que funciona o produce trabajo útil indefinidamente o una máquina hipotética que produce más trabajo o energía de la que consume. Explique, en términos de la primera ley de la termodinámica, por qué es probable o no que se construya tal máquina.

3.4 Procesos termodinámicos

9.

Cuando un gas se expande isotérmicamente, realiza un trabajo. ¿Cuál es la fuente de energía necesaria para realizar este trabajo?

10.

Si se dan la presión y el volumen de un sistema, ¿la temperatura se determina siempre de forma única?

11.

Es poco probable que un proceso pueda ser isotérmico, a menos que sea un proceso muy lento. Explique por qué. ¿Es lo mismo para los procesos isobárico e isocórico? Explique su respuesta.

3.5 Capacidades térmicas de un gas ideal

12.

¿Cómo un objeto puede transferir calor si el objeto no posee una cantidad discreta de calor?

13.

La mayoría de los materiales se expanden cuando se calientan. Una notable excepción es el agua entre 0°C0°C y 4°C,4°C, que en realidad disminuye su volumen con el aumento de la temperatura. Lo cual es mayor para el agua en esta región de temperatura, CpCp o CVCV?

14.

¿Por qué hay dos calores específicos para los gases CpCp y CVCV, y sin embargo solo uno dado por sólido?

3.6 Procesos adiabáticos para un gas ideal

15.

¿Es posible que γγ sea menor que la unidad?

16.

¿Espera que γγ ser mayor para un gas o un sólido? Explique.

17.

La energía interna de un gas ideal que sufre un proceso isotérmico no varía, ya que la energía interna solo depende de la temperatura. ¿Es, por tanto, correcto decir que un proceso isotérmico es lo mismo que un proceso adiabático para un gas ideal? Explique su respuesta.

18.

¿Un gas realiza algún trabajo cuando se expande adiabáticamente? Si es así, ¿cuál es la fuente de energía necesaria para realizar este trabajo?

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