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  1. Prefacio
  2. Termodinámica
    1. 1 Temperatura y calor
      1. Introducción
      2. 1.1 Temperatura y equilibrio térmico
      3. 1.2 Termómetros y escalas de temperatura
      4. 1.3 Dilatación térmica
      5. 1.4 Transferencia de calor, calor específico y calorimetría
      6. 1.5 Cambios de fase
      7. 1.6 Mecanismos de transferencia de calor
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    2. 2 Teoría cinética de los gases
      1. Introducción
      2. 2.1 Modelo molecular de un gas ideal
      3. 2.2 Presión, temperatura y velocidad media cuadrática (rms)
      4. 2.3 Capacidad calorífica y equipartición de energía
      5. 2.4 Distribución de las velocidades moleculares
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 3 Primera ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 3.1 Sistemas termodinámicos
      3. 3.2 Trabajo, calor y energía interna
      4. 3.3 Primera ley de la termodinámica
      5. 3.4 Procesos termodinámicos
      6. 3.5 Capacidades térmicas de un gas ideal
      7. 3.6 Procesos adiabáticos para un gas ideal
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 4 Segunda ley de la termodinámica
      1. Introducción
      2. 4.1 Procesos reversibles e irreversibles
      3. 4.2 Máquinas térmicas
      4. 4.3 Refrigeradores y bombas de calor
      5. 4.4 Enunciados de la segunda ley de la termodinámica
      6. 4.5 El ciclo de Carnot
      7. 4.6 Entropía
      8. 4.7 Entropía a escala microscópica
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  3. Electricidad y magnetismo
    1. 5 Cargas y campos eléctricos
      1. Introducción
      2. 5.1 Carga eléctrica
      3. 5.2 Conductores, aislantes y carga por inducción
      4. 5.3 Ley de Coulomb
      5. 5.4 Campo eléctrico
      6. 5.5 Cálculo de los campos eléctricos de las distribuciones de carga
      7. 5.6 Líneas de campo eléctrico
      8. 5.7 Dipolos eléctricos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
    2. 6 Ley de Gauss
      1. Introducción
      2. 6.1 Flujo eléctrico
      3. 6.2 Explicar la ley de Gauss
      4. 6.3 Aplicación de la ley de Gauss
      5. 6.4 Conductores en equilibrio electrostático
      6. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    3. 7 Potencial eléctrico
      1. Introducción
      2. 7.1 Energía potencial eléctrica
      3. 7.2 Potencial eléctrico y diferencia de potencial
      4. 7.3 Cálculo del potencial eléctrico
      5. 7.4 Determinación del campo a partir del potencial
      6. 7.5 Equipotential Surfaces and Conductors
      7. 7.6 Aplicaciones de la electrostática
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    4. 8 Capacitancia
      1. Introducción
      2. 8.1 Condensadores y capacitancia
      3. 8.2 Condensadores en serie y en paralelo
      4. 8.3 Energía almacenada en un condensador
      5. 8.4 Condensador con dieléctrico
      6. 8.5 Modelo molecular de un dieléctrico
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    5. 9 Corriente y resistencia
      1. Introducción
      2. 9.1 Corriente eléctrica
      3. 9.2 Modelo de conducción en metales
      4. 9.3 Resistividad y resistencia
      5. 9.4 Ley de Ohm
      6. 9.5 Energía eléctrica y potencia
      7. 9.6 Superconductores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    6. 10 Circuitos de corriente directa
      1. Introducción
      2. 10.1 Fuerza electromotriz
      3. 10.2 Resistores en serie y en paralelo
      4. 10.3 Reglas de Kirchhoff
      5. 10.4 Instrumentos de medición eléctrica
      6. 10.5 Circuitos RC
      7. 10.6 Cableado doméstico y seguridad eléctrica
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    7. 11 Fuerzas y campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 11.1 El magnetismo y sus descubrimientos históricos
      3. 11.2 Campos y líneas magnéticas
      4. 11.3 Movimiento de una partícula cargada en un campo magnético
      5. 11.4 Fuerza magnética sobre un conductor portador de corriente
      6. 11.5 Fuerza y torque en un bucle de corriente
      7. 11.6 El efecto Hall
      8. 11.7 Aplicaciones de las fuerzas y campos magnéticos
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    8. 12 Fuentes de campos magnéticos
      1. Introducción
      2. 12.1 La ley de Biot-Savart
      3. 12.2 Campo magnético debido a un cable recto delgado
      4. 12.3 Fuerza magnética entre dos corrientes paralelas
      5. 12.4 Campo magnético de un bucle de corriente
      6. 12.5 Ley de Ampère
      7. 12.6 Solenoides y toroides
      8. 12.7 El magnetismo en la materia
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    9. 13 Inducción electromagnética
      1. Introducción
      2. 13.1 Ley de Faraday
      3. 13.2 Ley de Lenz
      4. 13.3 Fuerza electromotriz (emf) de movimiento
      5. 13.4 Campos eléctricos inducidos
      6. 13.5 Corrientes de Foucault
      7. 13.6 Generadores eléctricos y fuerza contraelectromotriz
      8. 13.7 Aplicaciones de la inducción electromagnética
      9. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    10. 14 Inductancia
      1. Introducción
      2. 14.1 Inductancia mutua
      3. 14.2 Autoinducción e inductores
      4. 14.3 Energía en un campo magnético
      5. 14.4 Circuitos RL
      6. 14.5 Oscilaciones en un circuito LC
      7. 14.6 Circuitos RLC en serie
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    11. 15 Circuitos de corriente alterna
      1. Introducción
      2. 15.1 Fuentes de ac
      3. 15.2 Circuitos simples de ac
      4. 15.3 Circuitos en serie RLC con ac
      5. 15.4 Potencia en un circuito de ac
      6. 15.5 Resonancia en un circuito de ac
      7. 15.6 Transformadores
      8. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
    12. 16 Ondas electromagnéticas
      1. Introducción
      2. 16.1 Ecuaciones de Maxwell y ondas electromagnéticas
      3. 16.2 Ondas electromagnéticas planas
      4. 16.3 Energía transportada por las ondas electromagnéticas
      5. 16.4 Momento y presión de radiación
      6. 16.5 El espectro electromagnético
      7. Revisión Del Capítulo
        1. Términos Clave
        2. Ecuaciones Clave
        3. Resumen
        4. Preguntas Conceptuales
        5. Problemas
        6. Problemas Adicionales
        7. Problemas De Desafío
  4. A Unidades
  5. B Factores de conversión
  6. C Constantes fundamentales
  7. D Datos astronómicos
  8. E Fórmulas matemáticas
  9. F Química
  10. G El alfabeto griego
  11. Clave de Respuestas
    1. Capítulo 1
    2. Capítulo 2
    3. Capítulo 3
    4. Capítulo 4
    5. Capítulo 5
    6. Capítulo 6
    7. Capítulo 7
    8. Capítulo 8
    9. Capítulo 9
    10. Capítulo 10
    11. Capítulo 11
    12. Capítulo 12
    13. Capítulo 13
    14. Capítulo 14
    15. Capítulo 15
    16. Capítulo 16
  12. Índice

Compruebe Lo Aprendido

3.1

p 2 ( V 2 V 1 ) p 2 ( V 2 V 1 )

3.2

Línea 1, ΔEint=40J;ΔEint=40J; línea 2, W=50JW=50J y ΔEint=40J;ΔEint=40J; línea 3, Q=80JQ=80J y ΔEint=40J;ΔEint=40J; y la línea 4, Q=0Q=0 y ΔEint=40JΔEint=40J

3.3

Para que el proceso esté representado por la curva p=nRT/Vp=nRT/V en el trazado pV para la evaluación del trabajo.

3.4

1,26 × 10 3 J . 1,26 × 10 3 J .

Preguntas Conceptuales

1 .

a. SE; b. ES; c. ES

3 .

Parte de la energía se destina a cambiar la fase del líquido a gas.

5 .

Sí, mientras el trabajo realizado sea igual al calor añadido no habrá cambio en la energía interna y, por tanto, no habrá cambio en la temperatura. Cuando el agua se congela o cuando el hielo se derrite al quitar o añadir calor, respectivamente, la temperatura permanece constante.

7 .

Si se realiza más trabajo en el sistema que el calor añadido, la energía interna del sistema disminuirá realmente.

9 .

El sistema debe estar en contacto con una fuente de calor que permita que el calor fluya hacia el sistema.

11 .

Los procesos isotérmicos deben ser lentos para asegurarse de que, a medida que se transfiere el calor, la temperatura no cambia. Incluso para los procesos isobárico e isocórico, el sistema debe estar en equilibrio térmico con cambios lentos de las variables termodinámicas.

13 .

Normalmente CpCp es mayor que CVCV porque cuando la expansión se produce a una presión constante, realiza un trabajo en el entorno. Por lo tanto, el calor puede convertirse en energía interna y en trabajo. A volumen constante, todo el calor se convierte en energía interna. En este ejemplo, el agua se contrae al calentarse, por lo que si añadimos calor a presión constante, se realiza un trabajo sobre el agua por parte del entorno y, por tanto, CpCp es menor que CVCV.

15 .

No, siempre es mayor que 1.

17 .

Un proceso adiabático tiene un cambio de temperatura pero no hay flujo de calor. El proceso isotérmico no tiene cambio de temperatura, pero tiene flujo de calor.

Problemas

19 .

p(Vb)=cTp(Vb)=cT es la escala de temperatura deseada y refleja el gas ideal si está a volumen constante.

21 .

V b p T + c T 2 = 0 V b p T + c T 2 = 0

23 .

74 K

25 .

0,31

27 .

pVln(4)

29 .

a. 160 J; b. –160 J

31 .


La figura es un trazado de presión, p, en atmósferas en el eje vertical como una función de volumen, V, en litros en el eje horizontal. La escala horizontal de volumen va de 0 a 10 litros, y la escala vertical de presión va de 0 a 2 atmósferas. Se identifican cuatro segmentos, A, B, C y D. El segmento A es una línea horizontal con una flecha hacia la derecha que se extiende desde 4 L hasta 10 L a una presión constante de 2 atmósferas. El segmento B es una línea vertical con una flecha hacia abajo que se extiende de 2 atmósferas a 0,5 atmósferas a una presión constante de 10 L. El segmento C es una línea horizontal con una flecha hacia la izquierda que se extiende de 10 L a 4 L a una presión constante de 0,5 atmósferas. El segmento D es una línea vertical con una flecha hacia arriba que se extiende desde 0,5 atmósferas hasta 2 atmósferas a una constante de 4 L.


W=900JW=900J

33 .

3,53 × 10 4 J 3,53 × 10 4 J

35 .

a. 1:1; b. 10:1

37 .

a. 600 J; b. 0; c. 500 J; d. 200 J; e. 800 J; f. 500 J

39 .

580 J

41 .

a. 600 J; b. 600 J; c. 800 J

43 .

a. 0; b. 160 J; c. –160 J

45 .

a. 20 J; b. 90 J

47 .

No se realiza ningún trabajo y alcanzan la misma temperatura común.

49 .

54,500 J

51 .

a. (p1+3V12)(V2V1)3V1(V22V12)+(V23V13)(p1+3V12)(V2V1)3V1(V22V12)+(V23V13); b. 32(p2V2p1V1)32(p2V2p1V1); c. la suma de las partes (a) y (b); d. T1=p1V1nRT1=p1V1nR y T2=p2V2nRT2=p2V2nR

53 .

a.

La figura es un trazado de presión, p, en megapascales en el eje vertical como una función de volumen, V, en litros en el eje horizontal. La escala horizontal de volumen va de 0 a 6. La escala de presión vertical va de 0 a 3. Se muestran dos puntos, A a 2 litros, 3 megapascales, y B a 6 litros, y una presión sin etiquetar, que están conectados por una curva. La curva es monótonamente decreciente y cóncava.

;
b. W=4,39kJ,ΔEint=-4,39kJW=4,39kJ,ΔEint=-4,39kJ

55 .

a. 1.660 J; b. –2.730 J; c. No depende del proceso.

57 .

a. 700 J; b. 500 J

59 .

a. –3 400 J; b. 3.400 J entran en el gas

61 .

100 J

63 .

a. 370 J; b. 100 J; c. 500 J

65 .

850 J

67 .

la presión se redujo en 0,31 veces la presión original

69 .


La figura es un trazado de presión, p, en atmósferas en el eje vertical como una función de volumen, V, en litros en el eje horizontal. La escala horizontal de volumen va de 0 a 20, y la escala vertical de presión va de 0 a 9. Los datos de la tabla anterior se trazan como puntos, y la ecuación y es igual a 8,4372 x a la potencia menos 0,713 que se traza como una curva. Todos los puntos se encuentran en la curva o muy cerca de ella.


γ = 0,713 γ = 0,713

71 .

84 K

73 .

Una expansión adiabática tiene menos trabajo realizado y ningún flujo de calor, por lo que la energía interna es menor en comparación con una expansión isotérmica que tiene tanto flujo de calor como trabajo realizado. La temperatura disminuye durante la expansión adiabática.

75 .

La isoterma tiene una mayor presión final y no depende del tipo de gas.

77 .


La figura es un trazado de presión, p, en atmósferas en el eje vertical como una función de volumen, V, en litros en el eje horizontal. El eje horizontal, V, va de 1,0 a 2,0. El eje vertical, p, va de 0 a 40 aproximadamente. Se muestran dos isotermas. Una de las isotermas es para T igual a 500 K, con una presión que comienza en unas 40 atmósferas cuando el volumen es de 1,0 litro y que disminuye con el volumen hasta unas 25 atmósferas a 2,0 litros. La segunda isoterma es para T igual a 300 K, con una presión que comienza en unas 25 atmósferas cuando el volumen es de 1,0 litro y que disminuye con el volumen hasta poco más de 10 atmósferas a 2,0 litros. Un tercer gráfico, identificado como “adiabático” comienza con la isoterma de 500 K, a 1,0 L y unas 40 atmósferas, y termina con la isoterma de 300 K, a 2,0 L y algo más de 10 atmósferas.

Problemas Adicionales

79 .

a. WAB=0,WBC=2.026J,WAD=810,4J,WDC=0;WAB=0,WBC=2.026J,WAD=810,4J,WDC=0; b. ΔEAB=3.600J,ΔEBC=374J;ΔEAB=3.600J,ΔEBC=374J; c. ΔEAC=3.974J;ΔEAC=3.974J; d. QADC=4.784J;QADC=4.784J; e. No, porque el calor fue añadido para ambas partes AD y DC. No hay suficiente información para saber cuánto es de cada segmento de la trayectoria.

81 .

300 J

83 .

a. 59,5 J; b. 170 N

85 .

2,4 × 10 3 J 2,4 × 10 3 J

87 .

a. 15.000 J; b. 10.000 J; c. 25.000 J

89 .

78 J

91 .

Un cilindro que contiene tres moles de gas nitrógeno se calienta a una presión constante de 2 atm. a. 1.220 J; b. +1.220 J

93 .

a. 7,6 L, 61,6 K; b. 81,3 K; c 3,63L·atm=367J3,63L·atm=367J; d. –367 J

Problemas De Desafío

95 .

a. 1.700 J; n. 1.200 J; c. 2.400 J

97 .

a. 2,2 mol; b VA=2,6×10−2m3VA=2,6×10−2m3, VB=7,4×10−2m3VB=7,4×10−2m3; c. TA=1.220K,TB=430KTA=1.220K,TB=430K; d. 30,500 J

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