William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Problemas De Desafío

94.

Un mol de un gas monoatómico ideal ocupa un volumen de $1,0 \times 10^{−2} m^{3}$ a una presión de $2,0 \times 10^{5} {N/m}^{2} .$ (a) ¿Cuál es la temperatura del gas? (b) El gas sufre una compresión adiabática cuasiestática hasta que su volumen disminuye a $5,0 \times 10^{−3} m^{3} .$ ¿Cuál es la nueva temperatura del gas? (c) ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas durante la compresión? (d) ¿Cuál es el cambio en la energía interna del gas?

95.

Un mol de un gas ideal se encuentra inicialmente en una cámara de volumen $1,0 \times 10^{−2} m^{3}$ y a una temperatura de $27 ° C$ . (a) ¿Cuánto calor absorbe el gas cuando se expande lentamente de forma isotérmica hasta el doble de su volumen inicial? (b) Suponga que el gas se transforma lentamente hasta el mismo estado final al disminuir primero la presión a volumen constante y luego la expande de forma isobárica. ¿Cuál es el calor transferido para este caso? (c) Calcule el calor transferido cuando el gas se transforma cuasiestáticamente al mismo estado final expandiéndolo isobáricamente, y luego disminuyendo su presión a volumen constante.

96.

Una bala con una masa de 10 g se desplaza horizontalmente a 200 m/s cuando choca y se incrusta en una masa pendular de 2,0 kg. (a) ¿Cuánta energía mecánica se disipa en la colisión? (b) Suponga que $C_{v}$ para el péndulo más la bala es 3R y calcule el aumento de temperatura del sistema debido a la colisión. Tome la masa molecular del sistema como 200 g/mol.

97.

El cilindro aislado que se muestra a continuación está cerrado por ambos extremos y contiene un pistón aislante que se mueve libremente sobre cojinetes sin fricción. El pistón divide la cámara en dos compartimentos que contienen los gases A y B. Originalmente, cada compartimento tiene un volumen de $5,0 \times 10^{−2} m^{3}$ y contiene un gas ideal monoatómico a una temperatura de $0 ° C$ y una presión de 1,0 atm. (a) ¿Cuántos moles de gas hay en cada compartimento? (b) Se añade lentamente calor (Q) hasta A para que se expanda, y se comprima B hasta que la presión de ambos gases sea de 3,0 atm. Use el hecho de que la compresión de B es adiabática para determinar el volumen final de ambos gases. (c) ¿Cuáles son sus temperaturas finales? (d) ¿Cuál es el valor de Q?

La figura es una ilustración de un recipiente con una división en el centro que lo separa en dos cámaras. Una flecha horizontal de doble punta sobre la división indica que es móvil. Las paredes exteriores están aisladas. La cámara de la izquierda está identificada con una A, y está llena de un gas, indicado por el sombreado azul y muchos puntos pequeños que representan las moléculas de gas. La cámara de la derecha está identificada con una B y está llena de un segundo gas, lo que se indica por el sombreado rojo y muchos puntos pequeños que representan las moléculas de gas.

98.

En un motor diésel el combustible se enciende sin bujía. En cambio, el aire de un cilindro se comprime adiabáticamente hasta una temperatura superior a la de ignición del combustible; en el punto de máxima compresión, el combustible se inyecta en el cilindro. Suponga que se introduce aire a $20 ° C$ en el cilindro a un volumen $V_{1}$ y luego se comprime adiabáticamente y cuasiestáticamente a una temperatura de $600 ° C$ y un volumen $V_{2} .$ Si $γ = 1,4,$ ¿cuál es la relación $V_{1} / V_{2} ?$ (Nota: En un motor diésel en funcionamiento la compresión no es cuasiestática)