Omitir e ir al contenidoIr a la página de accesibilidadMenú de atajos de teclado
Logo de OpenStax

Compruebe Lo Aprendido

4.1

Una máquina térmica perfecto tendría Qc=0Qc=0, lo que llevaría a e=1Qc/Qh=1.e=1Qc/Qh=1. Un frigorífico perfecto no necesitaría ningún trabajo, es decir, W=0W=0, lo que lleva a KR=Qc/W.KR=Qc/W.

4.2

Del motor de la derecha, tenemos W=QhQc.W=QhQc. Del refrigerador de la derecha, tenemos Qh=Qc+W.Qh=Qc+W. Por lo tanto, W=QhQc=QhQc.W=QhQc=QhQc.

4.3

a. e=1Tc/Th=0,55e=1Tc/Th=0,55; b. Qh=eW=9,1JQh=eW=9,1J; c. Qc=QhW=4,1JQc=QhW=4,1J; d. −273°C−273°C y 400°C400°C

4.4

a. KR=Tc/(ThTc)=10,9KR=Tc/(ThTc)=10,9; b. Qc=KRW=2,18kJQc=KRW=2,18kJ; c. Qh=Qc+W=2,38kJQh=Qc+W=2,38kJ

4.5

Cuando el calor fluye desde el reservorio hacia el hielo, la energía interna (principalmente cinética) del hielo aumenta, lo que da lugar a una mayor rapidez media y, por tanto, a una mayor variación de la posición media de las moléculas en el hielo. El reservorio se vuelve más ordenado, pero debido a su mayor cantidad de moléculas, no compensa el cambio de entropía en el sistema.

4.6

Q/ThQ/Th; Q/TcQ/Tc; y Q(ThTc)/(ThTc)Q(ThTc)/(ThTc)

4.7

a. 4,71 J/K; b. –4,18 J/K; c. 0,53 J/K

Preguntas Conceptuales

1.

Algunas soluciones posibles son el movimiento sin fricción; la compresión o expansión restringida; la transferencia de energía en forma de calor debido a la no uniformidad de la temperatura infinitesimal; el flujo de corriente eléctrica a través de una resistencia cero; la reacción química restringida; y la mezcla de dos muestras de la misma sustancia en el mismo estado.

3.

La temperatura aumenta ya que la salida de calor detrás del refrigerador es mayor que la refrigeración del interior del mismo.

5.

Si combinamos una máquina perfecta y un refrigerador real con el motor convirtiendo el calor Q del reservorio caliente en trabajo W=QW=Q para impulsar el refrigerador, entonces el calor vertido al reservorio caliente por el refrigerador será W+ΔQW+ΔQ, lo que resulta en un refrigerador perfecto que transfiere el calor ΔQΔQ del reservorio frío al reservorio caliente sin ningún otro efecto.

7.

Las bombas de calor pueden extraer eficazmente el calor del suelo para calentar en los días más fríos o sacar el calor de la casa en los días más cálidos. La desventaja de las bombas de calor es que son más costosas que las alternativas, requieren mantenimiento y no funcionan eficazmente cuando las diferencias de temperatura entre el interior y el exterior son muy grandes. La calefacción eléctrica es mucho más barata de adquirir que una bomba de calor; sin embargo, su funcionamiento puede ser más costoso en función de las tarifas eléctricas y la cantidad de uso.

9.

Un reactor nuclear necesita una temperatura más baja para funcionar, por lo que su eficiencia no será tan grande como la de una planta de combustibles fósiles. Este argumento no tiene en cuenta la cantidad de energía por reacción: La energía nuclear tiene una producción energética mucho mayor que la de los combustibles fósiles.

11.

Para aumentar el rendimiento, hay que elevar la temperatura del reservorio caliente y bajar al máximo la del reservorio frío. Esto se puede ver en la Ecuación 4.3.

13.

procesos adiabáticos e isotérmicos

15.

La entropía no cambiará si se trata de una transición reversible, pero sí si el proceso es irreversible.

17.

La entropía es una función del desorden, así que todas las respuestas se aplican también aquí.

Problemas

19.

11,0 × 10 3 J 11,0 × 10 3 J

21.

4,5 p V 0 4,5 p V 0

23.

0,667

25.

a. 0,200; b. 25 J

27.

a. 0,67; b. 75 J; c. 25 J

29.

a. 600 J; b. 800 J

31.

a. 69 J; b. 11 J

33.

2,0

35.

50 J

37.


El gráfico muestra las curvas isotermas y adiabáticas para el ciclo de Carnot con cuatro puntos A, B, C y D. El eje x es V y el eje y es T. El valor de T en A y B es T subíndice 1 y en C y D es T subíndice 2.
39.

a. 381 J; b. 619 J

41.

a. 546 K; b. 137 K

43.

–1 J/K

45.

–13 J(K mol)

47.

Q T h , Q T c , Q ( 1 T c 1 T h ) Q T h , Q T c , Q ( 1 T c 1 T h )

49.

a. –709 J/K; b. 1300 J/K; c. 591 J/K

51.

a. Q=nRΔTQ=nRΔT; b. S=nRln(T2/T1)S=nRln(T2/T1)

53.

3,78 × 10 −3 W/K 3,78 × 10 −3 W/K

55.

430 J/K

57.

80°C80°C, 80°C80°C, 6,70×104J6,70×104J, 215 J/K, –190 J/K, 25 J/K

59.

ΔSH2O=215J/KΔSH2O=215J/K, ΔSR=-208J/KΔSR=-208J/K, ΔSU=7J/KΔSU=7J/K

61.

a. 1.200 J; b. 600 J; c. 600 J; d. 0,50

63.

Δ S = n C V ln ( T 2 T 1 ) + n C p ln ( T 3 T 2 ) Δ S = n C V ln ( T 2 T 1 ) + n C p ln ( T 3 T 2 )

65.

a. 0,33, 0,39; b. 0,91

Problemas Adicionales

67.

1,45 × 10 7 J 1,45 × 10 7 J

69.

a. VB=0,042m3,VD=0,018m3;VB=0,042m3,VD=0,018m3; b. 13.000 J; c. 13.000 J; d. –8.000 J; e. –8.000 J; f. 6.200 J; g. –6.200 J; h 39%39%; con temperaturas la eficiencia es 40%40%, que se desvía probablemente por errores de redondeo.

71.

–670 J/K

73.

a. –570 J/K; b. 570 J/K

75.

82 J/K

77.

a. 2.000 J; b. 40%40%

79.

60 % 60 %

81.

64,4 % 64,4 %

Problemas De Desafío

83.

derivar

85.

derivar

87.

18 J/K

89.

prueba

91.

K R = 3 ( p 1 p 2 ) V 1 5 p 2 V 3 3 p 1 V 1 p 2 V 1 K R = 3 ( p 1 p 2 ) V 1 5 p 2 V 3 3 p 1 V 1 p 2 V 1

93.

W = 110.000 J W = 110.000 J

Cita/Atribución

Este libro no puede ser utilizado en la formación de grandes modelos de lenguaje ni incorporado de otra manera en grandes modelos de lenguaje u ofertas de IA generativa sin el permiso de OpenStax.

¿Desea citar, compartir o modificar este libro? Este libro utiliza la Creative Commons Attribution License y debe atribuir a OpenStax.

Información de atribución
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato impreso, debe incluir en cada página física la siguiente atribución:
    Acceso gratis en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/1-introduccion
  • Si redistribuye todo o parte de este libro en formato digital, debe incluir en cada vista de la página digital la siguiente atribución:
    Acceso gratuito en https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/1-introduccion
Información sobre citas

© 13 abr. 2022 OpenStax. El contenido de los libros de texto que produce OpenStax tiene una licencia de Creative Commons Attribution License . El nombre de OpenStax, el logotipo de OpenStax, las portadas de libros de OpenStax, el nombre de OpenStax CNX y el logotipo de OpenStax CNX no están sujetos a la licencia de Creative Commons y no se pueden reproducir sin el previo y expreso consentimiento por escrito de Rice University.