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 FIS 130 CERTAMEN Nº 1 29/05/2010

Tiempo: 90 minutos usando formulario oficial y calculadora.

Respuestas sin fundamento o muy confusas no dan puntaje.

NOMBRE:____P A U T A _________________________ ROL: ______________ NOTA: ______ 

PROBLEMA 1: Un hervidor eléctrico contiene 1,5 litros de agua inicialmente a 20°C, y convierte laenergía eléctrica en calor que se transfiere al agua, a razón de 950 [J/s]. Desprecie las pérdidas de calory use los datos siguientes para el agua: c = 4,19 [J/g], L(vaporización) = 2256 [J/g].

a) Determine el tiempo que transcurre hasta que comienza la ebullición del agua.

b) Determine el tiempo requerido para evaporar toda el agua.

Puntaje 1: 20 Pts

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FIS 130NOMBRE: _____________________________________________ ROL: _________________ 

PROBLEMA 2: Un sistema, que usa un gas ideal monoatómico, realiza un ciclo que consta de tres

etapas. En la primera, el gas es comprimido adiabáticamente a partir del estado inicial A, con

temperatura TA=80[°C], presión pA=1,0 [atm] y volumen VA=500 [cm3], llegando al estado B cuyo

volumen es VB=100 [cm3] (relación de compresión 5:1). Luego el gas se expande a presión constante

hasta un estado C y completa el ciclo regresando al estado A mediante una compresión a volumenconstante.

a) Dibuje el ciclo en un gráfico de presión versus volumen.

b) Calcule los moles de gas en el sistema.

c) Obtenga una expresión para el trabajo realizado en la etapa adiabática, en términos de los datos.

d) Calcule numéricamente el cuociente Q/W para la etapa de expansión a presión constante.

e) Calcule numéricamente el cuociente Q/ U para la etapa de compresión a volumen constante.f) Resuelva las dos preguntas precedentes para el caso de un gas diatómico.

Puntaje 2: 30 Pts. 

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 FIS 130NOMBRE: _____________________________________________ ROL: _________________ 

Problema 3Un cilindro coronado por un pistón móvil de peso despreciable y área A= 10-1 (m2), contiene 1 mol de

gas ideal monoatómico, sometido a una presión por acción de un peso W= 104

(N) y la atmósfera,

sobre el pistón. Inicialmente el gas ocupa un volumen igual a 10

-2

(m

3

). Se le entrega calor,cuasiestáticamente, hasta que su volumen es el doble del inicial. Considere R=8 (J/mol K) y presión

atmosférica 105(Pa).

a)  En un diagrama P-V represente el proceso que experimenta el gas . Especifique en el diagrama,

presión, volumen y temperatura al inicio y final del proceso.

b)  Calcule la variación de energía interna para el procesoc)  Calcule la variación de entropía para el proceso.

Puntaje 3: 25 Pts.

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FIS 130NOMBRE: _____________________________________________ ROL: _________________ 

Problema 4

Densidad del cobre= 9x103

(Kg/m3)

Un bote- cubo del que cuelga una esfera sólida de Cobre,

como muestra la figura, está en equilibrio, con un 90% desu volumen sumergido en el agua. La cuerda no tiene masa.

a)  El volumen de la esfera ( Ve ) es 1/10 del volumen del cubo (Vc). Determine la densidad del material de que

hecho el bote- cubo. Verifique la coherencia de unidades

b)  Si se coloca la esfera dentro del bote-cubo, en equilibrio¿Qué % del Vc estará bajo el agua?

Puntaje 4: 25 Pts