Unidad 1Termodinámica.

1. ¿Cuál es la diferencia entre el enfoque clásico y el estadístico de la termodinámica?2. ¿Por qué un ciclista acelera al ir pendiente abajo, aun cuando no esté pedaleando?¿Viola eso el principio de la conservación de la energía?3. Un oficinista dice que una taza de café frío en su escritorio se calentó hasta 80ºC, al tomar energía del aire que lo rodea, que está a 25ºC. ¿Hay algo de verdad en su aseveración? ¿Viola ese proceso alguna de las leyes de la termodinámica?4. Una de las cosa más divertidas que puede experimentar una persona es que en ciertas partes del mundo, un automóvil inmóvil, al ponerlo en punto neutro, sube por una pendinte cuando se quita el freno. Esos sucesos hasta se difunden por TV. ¿Puede realmente suceder eso, o es alguna ilusión óptica? ¿Cómo se puede verificar si la carretera realmente va de subida o de bajada?

Masa, fuerza y unidades.

5. ¿Cuál es la diferencia entre libra de masa y libra de fuerza?6. Explique por qué la dimensión del año-luz es longitudinal.7. ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre un automóvil que va a la velocidad constante de 70km/h: a) en un camino horizontal, y en b) en un camino de subida?

Sistemas, Propiedades, estado y procesos.

8. Se le solicita a usted hace el análisis metabólico (de energía) de una persona. ¿Cómo definiría usted el sistema para estos fines? ¿Qué tipo de sistema es?9. Está usted tratado de comprender cómo funciona un compresor reciprocante (de cilindro-émbolo) de aire. ¿Qué sistema usaría usted? ¿Qué tipo de sistema es?10. ¿Cómo definiría usted un sistema para determinar la razón con que un automóvil emite dióxido de carbono a la atmósfera?11. ¿como definiría usted un sistema para determinar el aumento de temperatura en un lago, cuando una parte de esa agua se usa para enfriar una central eléctrica cercana, regresándola después?12. ¿Cuál es la diferencia entre propiedades intensivas y extensivas?13. El peso específico de un sistema se define como peso por unidad de volumen (tenga en cuenta que esta definición viola la convención usual sobre las cuáles propiedades nombramos específica). El peso específico ¿es una propiedad extensiva o intensiva?14. La cantidad de moles de una sustancia, contenidas en un sistema ¿es una propiedad extensiva o intensiva?15. Para que un sistema esté en equilibrio termodinámico ¿deben ser iguales la presión y la temperatura en todos sus puntos?16. ¿Qué es un proceso de cuasi-equilibrio? ¿Cuál es su importancia en ingeniería?17. Defina los procesos isotérmico, isobárico e isocórico.18. ¿Cuál es el postulado de estado?19. ¿Cómo describiría usted el estado del aire en la atmósfera? ¿Qué clase de proceso sufre este aire entre una mañana fresca y un atardecer caluroso?

20. ¿Qué es un proceso de flujo estacionario?

Temperatura.

21. ¿Cuál es la ley cero de la termodinámica?22. ¿Cuáles son las escalas ordinaria y absoluta de temperatura, en el SI y en el sistema inglés?23. Un termómetro de alcohol y uno de mercurio indican exactamente 0ºC con hielo fundente, y 100ºC con agua hirviente. La distancia entre los puntos se divide en 100 partes iguales, en ambos termómetros. ¿Cree usted que esos termómetros indicarían exactamente lo mismo a una temperatura de, por ejemplo, 60ºC? Explique por qué.24. La temperatura de un sistema aumenta en 15ºC durante un proceso de calentamiento. Exprese en kelvins ese aumento de temperatura.

Presión, manómetro y barómetro.

25. ¿Cuál es la diferencia entre presión manométrica y presión absoluta?26. En una revista se dijo que unos médicos midieron la presión sanguínea de 100 adultos, usando dos posiciones del brazo distintas: paralelas la cuerpo (a lo largo del tronco) y perpendicular al cuerpo (hacia adelante). Las indicaciones en la posición paralela fueron hasta 10% mayores que en la posición perpendicular, independientemente si el paciente estaba parado, sentado o acostado. Explique la posible causa de esta diferencia.27. Una persona dice que la presión absoluta en un líquido de densidad constante aumenta al doble cuando la profundidad aumenta al doble. ¿Está usted de acuerdo? Explique por qué.28. Se cuelga un cubo diminuto de acero en agua, con un hilo. Si la longitud de los lados del cubo es pequeña ¿cómo compararía usted las magnitudes de as presiones sobre las caras superior, inferior y laterales del cubo?29. Enuncie la ley Pascal, y Proporcione un ejemplo de ella en e mundo real.

Unidad 2

Formas de energía.

1. Una piedra cae de un acantilado al mar, y termina por descansar en el fondo. A partir de la energía potencia de la piedra, identifique las transferencias y transformaciones de la energía que se producen durante este proceso.2. El gas natural, formado principalmente por metano CH4, es un combustible y una de las principales fuentes de energía. ¿Se puede decir lo mismo del hidrogeno gaseoso H2?3. ¿Cuál es la diferencia entre las formas macroscópica y microscópica de la energía?4. ¿Qué es energía total? Nombre las distintas formas de energía que constituyen la energía total.5. ¿Cómo se relacionan entre sí calor, energía interna y energía térmica?6. ¿Qué es la mecánica? ¿En qué difiere de la energía térmica?¿Cuáles son las formas de energía mecánica en un flujo de fluido?

Transferencia de energía mediante calor y trabajo.

7. ¿En qué formas puede la energía cruzar las fronteras de un sistema cerrado?8. ¿Cuándo es le calor la energía que cruza las fronteras de un sistema cerrado, y cuando es trabajo?9. ¿Qué es un proceso adiabático?¿Qué es un sistema adiabático?10. ¿Qué son funciones de punto y trayectoria? Describa algunos ejemplos.11. ¿En qué consiste la teoría del calórico? ¿Cuándo por qué fue abandonada?12. Un automóvil va a velocidad constante por un camino. Determine la dirección de las interacciones de calor y trabajo, suponiendo que el sistema e el siguiente: a) el radiador de automóvil, b)el motor, c) las ruedas, d) el camino y e) el aire de los alrededores.13. Puede cambiarse la longitud de un resorte a) aplicando una fuerza o b) cambiando su temperatura (por dilatación térmica). ¿Qué tipo de interacción energética entre el sistema (el resorte) y sus alrededores se requiere para cambiar su longitud en esas dos formas?14. Un refrigerador eléctrico está en un recinto. Determine la dirección de las interacciones de trabajo y de calor (entra ó sale energía) cuando se considera que e sistema es el siguiente: a)el contenido del refrigerador, b) todas las partes del refrigerador, incluyendo el contenido, y c) todo lo que está dentro del recinto, durante un día invernal.15. Se examinará una computadora personal desde el unto de vista termodinámico. Determine la dirección de las transferencias de trabajo y calor (entra o sale energía) cuando se considera que el sistema es : a) el teclado, b) la pantalla, c) la unidad procesadora y d) todo lo anterior.

Formas mecánicas de trabajo.

16. Un coche acelera del reposo hasta 85 km/h en 10 s. ¿Sería diferente la cantidad de energía transferida al vehículo si acelerara en 5 s hasta la misma velocidad?

Sustancias puras, procesos de cambio de fase, diagramas de propiedades.

1. Un tanque de propano está lleno de una mezcla de propano liquido y vapor. ¿Se puede considerar que el contenido de este tanque sea una sustancia pura? Explique por qué.2. ¿Cuál es la diferencia entre líquido saturado y líquido comprimido?3. ¿Cuál es la diferencia entre vapor saturado y vapor sobrecalentado?4. ¿Hay diferencia entre propiedades intensivas del vapor saturado a determinada temperatura, y del vapor que forma parte de un vapor húmedo a la misma temperatura?5. Si aumenta la presión de una sustancia durante un proceso de ebullición ¿aumentará también la temperatura, o permanecerá constante? ¿Por qué?6. ¿Por qué la temperatura y la presión son propiedades interdependientes en la región de saturación?7. ¿Cuál es la diferencia entre punto crítico y punto triple?8. ¿Es posible tener vapor de agua a -10ºC?9. Una señora cocina carne para su familia, en una cacerola a) destapada b) tapada con tapa ligera y c) tapada con tapa pesada. ¿En cuál caso será más corto el tiempo de cocinado? ¿Por qué?10. ¿En qué difiere el proceso de ebullición a presiones supercríticas del proceso de ebullición a presiones subcríticas?

Tablas de propiedades.

11. Una olla con tapa que ajusta perfectamente, se pega con frecuencia después de cocinar, y es muy difícil destaparla cuando la olla se enfría. Explique por qué sucede eso, y qué haría para quitar la tapa.12. Se sabe bien que el aire caliente en un ambiente frío sube. Ahora imagine una mezcla caliente de aire y gasolina, en la parte superior de un recipiente con gasolina ¿Cree usted qu esta mezcla suba en un ambiente frío?13. William Cullen fabricó hielo en Escocia, en 1775 evacuando el aire en un tanque de agua. Explique cómo funciona ese proceso, y cómo se podría hacer más eficiente.14. ¿Debe ser igual la cantidad de calor absorbido cuando hierve 1kg de agua saturada a 100ºc, a la cantidad de calor desprendido cuando se condensa 1kg de vapor saturado a 100ºC?15. ¿Tiene algún efecto el punto de referencia seleccionado para una sustancia, sobre un análisis termodinámico?¿Por qué?16. ¿Cuál es el significado físico de hfg? ¿Es posible obtenerlo a partir de hf y hg? ¿Cómo?17. ¿Es cierto que se necesita más energía para evaporar 1kg de agua líquida saturada a 100ºC que a 120ºC?18. ¿Qué e la calidad? ¿Tiene algún significado en la región de vapor sobrecalentado?19. ¿Qué proceso requiere más energía: evapora por completo 1kg de agua líquida saturada a 1 atm de presión o evaporar por completo i kg de agua líquida saturada a 8 atm de presión?20. ¿Cambia hfg con la presión? ¿Cómo cambia?21. ¿Se puede expresar la calidad de vapor como la relación del volumen ocupado por la fase vapor entre el volumen total? Explique por qué.22. En ausencia de tablas de líquido comprimido, ¿cómo se determina el volumen

específico de un líquido comprimido a determinadas condiciones de P y T?

Gas ideal.

23. El propano y el etano se usan con frecuencia para calefacción en invierno, y las fugas de esos combustibles, aun durante periodos cortos, son un peligro de incendio para los hogares. ¿Cuál fuga de gas cree usted que produce mayores riesgos de incendio? Explique por qué.24. ¿Bajo que condiciones es adecuada la suposición del gas ideal para los gases reales?25. ¿Cuál es la diferencia entre R y Ru ? ¿Cómo se relacionan las dos?26. ¿Cuál es la diferencia entre masa y masa molar? ¿Cómo se relacionan?

Factor de compresibilidad.

27. ¿Cuál es el significado físico del factor de compresibilidad Z?28. ¿Cuál es el principio de los estados correspondientes?29. ¿Cómo se definen presión reducida y temperatura reducida?

Otras ecuaciones de estado.

30. ¿Cuál es el significado físico de las dos constantes que apareen en la ecuación de estado de Van der Waals? ¿Con qué base se determinan?

Unidad 3

Eficiencias de conversión de energía.

17. ¿Qué es eficiencia mecánica? ¿Qué significa una eficiencia mecánica de 100 por ciento en una turbina hidráulica?18. ¿Cómo se define la eficiencia combinada de una bomba acoplada con un moto? ¿Puede la eficiencia combinada de moto-bomba ser mayor que la eficiencia del motor i de la bomba?19. Defina la eficiencia de una turbina, de un generador y de turbogenerador.20. ¿Puede ser mayor la eficiencia combinada de un turbogenerador, que la eficiencia de su turbina o de su generador?

Energía y ambiente

21. ¿Cómo afecta la conversión de energía al ambiente? ¿Cuáles son las principales sustancias que contaminan el aire? ¿Cuál es la fuente principal de esos contaminantes?22. ¿Qué es el smog? ¿De qué está formado? ¿Cómo se forma ozono al nivel cercano al suelo? ¿Cuáles son los efectos adversos del ozono sobre la salud humana?23. ¿Qué es lluvia ácida? ¿Por qué se llama “lluvia”? ¿Cómo se forman los ácidos en la atmósfera? ¿Cuáles son los efectos adversos de la lluvia ácida sobre el medio ambiente?24. ¿Qué es el efecto invernadero? Describa cómo el exceso de CO2 en la atmósfera causa el efecto invernadero a largo plazo? ¿Cómo podemos combatir este problema?25. ¿Por qué el monóxido de carbono es un contaminante peligroso en el aire? ¿Cómo afecta a la salud humana, a bajas y altas concentraciones?

La primera ley de la termodinámica.

26. Para un ciclo ¿el trabajo neto es necesariamente cero? ¿Par qué clase de sistema será éste caso?27. En un cálido día de verano, un estudiante pone en marcha su ventilador cuando sale de su habitación por la mañana. Cuando regrese por la tarde. ¿el cuarto estará más caliente o más fresco que los cuartos vecinos? ¿Por qué? Suponga que todas las puertas y ventanas se mantienen cerradas.28. ¿Cuáles son los diferentes mecanismos para transferir energía a o desde un volumen de control?

Unidad 5

Tema especial: mecanismos de transferencia de calor.

29. ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor?30. ¿Llega alguna parte de energía solar a la tierra por conducción o convección?31. ¿Cuál conduce mejor calor, el diamante o la plata?32. ¿En qué difiere la convección forzada de la convección natural?33. Defina emisividad y absorcividad. ¿Cuál es la ley de Kirchhoff de la radiación?34. ¿Qué es un cuerpo negro? ¿En qué difieren los cuerpos reales de un cuerpo negro?