FISICA 2ºB

7/24/2019 FISICA 2B

1/30

03 04

TERMOMETRA

COLEGIO DE CIENCIAS LORD KELVIN 4toAo Secundaria FSICAAo Secundaria

1 ENERGA TERMICA O INTERNADe acuerdo con la teora cintica, todos los cuerpos estn hechos de pequeaspartculas llamadas molculas. Ests molculas estn en constante movimiento

e interaccionan unas con otras cuando estn cerca.

En un slido (fgura A):Las molculas se encuentran vibrando alrededor deun punto !o, pero no pueden cambiar de posici"n debido a la atracci"nmolecular que mantiene su volumen # su $orma

En un lquido(fgura B):Las molculas tambin se encuentran vibrando, peroadems, se trasladan o cambian de posici"n. Las $uer%as de atracci"n son demenor intensidad que en los s"lidos, por eso conservan su volumen, ms no su$orma.

En un gas (fgura C):Las molculas estn mu# espaciadas, se trasladan a&randes velocidades. La $uer%a de atracci"n prcticamente desaparece, # poresto, los &ases no conservan ni su volumen, ni su $orma.

'olculas en un s" lido 'olculas en un lquido 'olculas en un &as

A ! C

En los dia&ramas observamos que las molculas de os s"lidos, lquidos # &asesestn en movimiento (a&itaci"n molecular) constante # que ademsinteraccionan entre ellas.

*i las molculas se mueven, disponen de ener&a cintica. *i las molculas interaccionan entre si, disponen de ener&a potencial.

La energa trmica es la energa total de un objeto, es decir, lasuma de las energas cintica !otencial de sus molculas"

" TEM#ERAT$RALa cantidad que nos dice que tan caliente o qu tan $ro est un ob!eto es latemperatura, esta temperatura est asociada con el movimiento de las

molculas que componen el ob!eto. *i un ob!eto se calienta aumentmovimiento molecular # por consi&uiente aumentar tambin su temperat*i un ob!eto se en$ra disminu#e el movimiento molecular # su temperatambin disminuir, por tanto+

La tem!eratura mide el grado de agitacin molecular !romedio quesu interior tiene un objeto, es decir, mide la energa cintica !romede traslacin de sus molculas"

Debemos hacer notar la di$erencia que ha# entre la ener&a cintica total demolculas # la temperatura (ener&a cintica promedio de traslaci"n).

ara aclarar esta di$erencia emplearemos un baldes # una ta%a, ambos a&ua a -0

-0/

-0/

a%*i ambos estn a la mismatemperatura (-0), en elbalde # en la ta%a ha# lamisma ener&a cinticamolecular promedio etraslaci"n.

&% 1 pesar de que ambos estna la misma temperatura(-0), en el balde ha# msener&a cintica molecular(total), porque ha# msmolculas que en la ta%a.

La tem!eratura no de!ende del tama#o del objeto, !orque es un $a!romedio"

' MEDICION DE LA TEM#ERAT$RALa temperatura suele determinarse midiendo al&2n cambio $sico quemaniesta en los ob!etos cuando vara la temperatura por e!emplo, la maparte de las sustancias se dilata cuando aumenta la temperatura. En al&uterm"metros se aprovecha la dilataci"n del mercurio, que ha# en su intepara medir la temperatura de los ob!etos.

%n termmetro es un dis!ositi$o que, !or medio de cierta escala,em!lea !ara medir la tem!eratura"

4 ESCALAS TERMOMETRICASn term"metro com2n mide la temperatura mostrando la e5pansi"n contracci"n de un lquido (mercurio o alcohol) que se encuentra en un tubo

S4FI32B &El nue$o smbolo de una buena educacin"""' S4FI32B &El nue$o smbolo de una buena educacin"""'

II

7/24/2019 FISICA 2B

2/30

03 04COLEGIO DE CIENCIAS LORD KELVIN 4toAo Secundaria FSICAAo Secundaria

(capilar) de vidrio provisto de una escala. Entre las di$erentes escalas podemosmencionar+41 E(ca)a Ce)(iu(*

Es la escala ms usada, asi&na el 0 a la temperatura de con&elaci"n dela&ua # el 600 a la temperatura de ebullici"n del a&ua (a la presi"natmos$rica normal). El intervalo de 0 a 600 se divide en 600 partes #cada parte se denomina &rado elsius ().

4" E(ca)a Fa+ren+eit*sada com2nmente en Estados nidos, asi&na el 378 a la temperatura de

con&elaci"n del a&ua # el 7678 a la temperatura de ebullici"n del a&ua ala presi"n se una atm"s$era.

elacin entre las escalas Celsius a*ren*eit

600.

9

0 .

98

767.8

37.8

elsius 8ahrenheit*ean 9 # 98 las lecturas de

la misma temperatura.Establecemos laproporcionalidad entre losse&mentos+

67767

379

0600

09 8

=

6:0

37

600

= FC TT

;

37

L0 en la primera ecuaci"n podemos hallar lalon&itud nal (L8) de la barra.

L8C L0BL09L8B L0L09

)6(0 TLLF +=

-" Di)ataci.n Su0ercia) /A%*

1o

98 18

1

9oLa dilataci"n supercial es

e5actamente anlo&a a ladilataci"n lineal. El cambio de rea1 ser proporcional al rea inicial10# al cambio de temperatura 9.

TAA = 0

+ coeciente de dilataci"n

supercial de i&ual modo se halla lasupercie nal 18+

)6(0 TAAF +=

-' Di)ataci.n Vo)u2etrica /V%*

o

98

9o

8

El cambio de volumen ser proporcional al volumen inicial0 # al cambio de temperatura 9.

TV V = 0

+ coeciente de dilataci"nsupercial de i&ual modo se halla la

supercie nal 18+)6(0 TVVF +=

3 VARIACION DE LA DENSIDAD /% CON LA TEM#ERAT$RAuando calentamos un ob!eto, su masa (m) permanece prcticamconstante, pero, como aumenta su densidad () debe disminuir

Demostraci"n+

La densidad inicial es+o

oV

m=

1l calentar la densidad nal ser+F

FV

m=

ero+ 8BA (69) Lue&o+T

oF

+=

6

T

oF

+=

6


7/24/2019 FISICA 2B

4/30


La maora de objetos, al ser calentados,disminuen de densidad, $ice$ersa"

#RCTICA DE CLASE

51 FEn una $ra maana se in$orma que la temperatura es de

7/24/2019 FISICA 2B

5/30

03 04

CALORI


151 70 el volumen de una lata de cobre (B6,?60C

7/24/2019 FISICA 2B

6/30


1 CALOR*uando tocamos un ob!eto caliente, entra ener&a a nuestras manos porque elob!eto est ms caliente que nuestras manos. ero si tocamos un cubo dehielo, nuestras manos cedern ener&a al hielo porque est ms $ro.Abservamos que, la ener&a se est transmitiendo de la sustancia caliente a lasustancia ms $ra, esta ener&a que se transmite se denomina calor.

En el dia&rama si tocamos el hielo +

cuerpo caliente (manal $ro (hielo)

0/

GOELA

El calor se transmite d

3?/ N

La mano pierde ener&ainterna en $orma de calor (Q).

El calor (Q) se almacena en elhielo, no como calor, sino comoener&a interna.

" TRANSFERENCIA DE CALOREl calor es una $orma de ener&a en trnsito que se puede propa&ar de tresmodos+ por conducci"n, por convecci"n # por radiaci"n.

"1 #OR COND$CCI;N*i colocamos el e5tremo de una barra metlica en una llama ($ue&o), alcabo de unos instantes, el calor se habr e5tendido en toda la barra queser di$cil sostenerla. El calor se ha transmitido a travs del metal porconducci"n.

@

0 1L A

Los cuerpos s"lidos metlicse calientan por AKDOP

El calor de la llama incrementa, en el e5tremo de la barra, la a&itamolecular que se va e5tendiendo pro&resivamente a lo lar&o de todbarra.

"" #OR CONVECCI;N*i colocamos un recipiente con a&ua en la estu$a, las molculas decapas in$eriores de a&ua se calientan disminu#endo su densidad, # siems livianas ascienden a la supercie de!ando su lu&ar a las capas $De este modo se establecen Qu!os de a&ua caliente hacia ar

transmitindose el calor por AKEOPK.Las molculas calientes del a&ua suben # de!an su lu&ar a las molc$ras que ba!an.

lquido

"' #OR RADIACI;NLa supercie de nuestro planeta se calienta con la ener&a que viene*ol # comprobndose que entre la 9ierra # el *ol, ms all datm"s$era, no ha# materia, entendemos que la ener&a que viene dese propa&a a travs del vaco, a tal transmisi"n se denomina @1DO1OPsucede por medio de ondas electroma&nticas.La enorme cantidad de calor recibida en la 9ierra es transportadaondas electroma&nticas.

electroma&nticaEl sol irradia ondas

radiaci"n

uando nos acercamos a una $o&ata, el calor que lle&a hasta nosotrotransere por radiaci"n.


El calor (Q) es la ener&a que se transmite de un cuerpo a otro.

*olamente a causa de una di$erencia de temperaturas. *iempre se

La sustancias no contienen ni almacenan calor, pero si contienen #almacenan ener&a interna. Esta ener&a puede cambiar cuando la

sustancia cede o absorbe calor.

Los lquidos # los &ases se calientan principalmente por convecci"n.

7/24/2019 FISICA 2B

7/30


radiaci"n

9odos los ob!etos estn continuamente emitiendo ener&a radiante. 1 ba!astemperaturas, la tasa de emisi"n es pequea, pero se incrementa

rpidamente con un aumento de temperatura.

' $NIDADES DE LA CANTIDAD DE CALOR

'1 LA CALORA /ca)% * *e dene como la cantidad de calor que se requierepara elevar la temperatura de un &ramo de a&ua en 6/.

B

6 calora 6 & de a&ua

76/

6 & de a&ua

70/

9ambin se usa un m2ltiplo la &ran calora o ilocalora su smbolo es =calo tambin se representa con al (con ma#2scula).

6cal B 6000 cal

4 CALOR ES#ECFICO /c% *9ambin es llamada capacidad calorca especca.

9odos sabemos que el a&ua caliente demora en en$riarse, mientras que untro%o caliente de hierro se en$ra rpidamente, as tambin se sabe que tomams tiempo calentar el a&ua que calentar un tro%o de hierro. Las sustanciasque demoran en ser calentadas.

*i para cambiar en 9 la temperatura de una masa mde una sustancia stiene que suministrar una cantidad de calor Q, el calor especco ser +

9m

Nc

=

De la denici"n anterior se puede concebir que+

De la denici"n del calor especco, deducimos la ecuaci"n que calculcantidad de calor (Q) suministrada a una masa (m) para que su temperavare en T:

9mcN =

en esta ecuaci"n, las unidades com2nmente usadas son +

m c T Q

&Cg

cal

/ cal

alores especcos de al&unas sustancias

*ustanciac(calM&

/) *ustanciac(calM&/

)1luminio 0,77 1lcohol etlico 0,

7/24/2019 FISICA 2B

8/30


*i queremos medir la temperatura del a&ua caliente de una ta%a, colocamos elterm"metro ($ro) # lo que en realidad mide el term"metro, es la temperaturade la me%cla+ a&ua > term"metro.

B

me%cla$ro

term"metrocaliente

a&ua

n term"metro debe ser lo bastante pequeo para no alterar de maneraapreciable la temperatura de la sustancia por medir.

De acuerdo con la conservaci"n de la ener&a, el calor que &ana el cuerpo $rodebe ser i&ual al calor perdido por el cuerpo caliente.

alor &anado B alor perdido

#RCTICA DE CLASE

51Fuanto calor necesitas para elevar 6

7/24/2019 FISICA 2B

9/30


a) 4:00cal b) 4-00cal c) 4400cal d) 4700cal e) 400cal

15*i al caer una man%ana de 600&, desde una altura de

7/24/2019 FISICA 2B

10/30


1 CAM!IO DE FASELas sustancias que nos rodean se presentan normalmente en tres $ases

(estados)+ s"lido, Lquido # &aseoso. Estas sustancias pueden cambiar de una$ase a otra. or e!emplo, si a un cubo de hielo le suministramos suciente calor,veremos que, el hielo $unde trans$ormndose al estado lquido+ a&ua. *ise&uimos aadiendo calor, el a&ua hervir # se convertir en vapor. Loscambios de $ase reciben nombres especiales+

LONODA

1A@OU1OAK

1A@

*VLO'1OAK@EJ@E*O1

8*OAK

*ALODO8O1OAK*ALODA

AKDEK*1OPK

*VLO'1OAK

" F$SION = SOLIDIFICACI;N"1 #unto de Fu(i.n o Te20eratura de Fu(i.n

*i calentamos &radualmente un tro%o de plomo se observar que en ciertomomento comien%a a $undirse (derretirse) midiendo la temperatura enese momento comprobaremos que la temperatura, mientras se derrite,

siempre es de 37?. odemos se&uir calentando, derretirse todo el pl# elevar la temperatura hasta 400 o ms. *i de!amos en$riar el pl$undido, despus de cierto tiempo, empe%ar a solidicarse si se midtemperatura de solidicaci"n se encontrar que la temperatura vuelvser 37?. si repetimos la e5periencia suceder lo mismo.Lo mismo suceder con un tubo de hielo se $undir a 0, # colocaa&ua en la nevera se con&elar (solidicar) tambin a 0.

GOELA

1J1

0.

0.

la temperatura de $usi"n es i&a la temperatura de solidicaci"n

(9 )8(9 )*

1 la presi"n de una atm"s$era (nivel del mar) el hielo se $unde a 0tambin se solidica a 0.

9emperaturas o punto de $usi"n de al&unas sustancias+

'ercurio IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII...C3;Gielo IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII0arana IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII.

7/24/2019 FISICA 2B

11/30


9odos los cambios de $ase como la $usi"n, se reali%an suministrandoener&a, cu#a acci"n consiste en separar las molculas de las sustanciaque va a cambiar de $ase.

En $orma de Ecuaci"n sera+

m

QLF =

N+ alor sumistradom+ masa que cambia la

$ase

En el caso de hielo. ara derretir un &ramo de hielo, que esta a 0. serequiere :0cal.

0 0

6 & de hielo a 0 :0 cal 6 & de a&ua a 0

ara el hielo+ L8B:0calM&alores latentes de $usi"n de al&unas sustancias+lomoIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII.......

7/24/2019 FISICA 2B

12/30


En la ebucllici"n lavapori%aci"nse produce en toda lamasa

La ebullici"n es un proceso rpido de vapori%aci"n, # mientras sucede latemperatura (de ebullici"n) permanece constante.

ada lquido tiene su respectiva temperatura de ebullici"n

'' Di@erencia( entre )a E&u))ici.n ? La E,a0oraci.n La ebullici"n sucede en toda la masa del lquido, mientras que la

evaporaci"n, solamente en la supercie. La ebullici"n se da a una temperatura especial, que depende de la

presi"n # del tipo de lquido, mientras que la evaporaci"n se maniesta acualquier temperatura.

La ebullici"n es una vapori%aci"n brusca, la evaporaci"n es lenta.

'4 Ca)or )atente de Va0oriaci.n /LV%*i colocamos el term"metro, mientras hierve el a&ua, al nivel del mar,

observamos que la temperatura se estabili%a en 600.

N

100C El a&ua hierve cuando lapresi"n de su vapor saturado es i&uala la presi"n e5terior.

ara que si&a adelante laebullici"n, es necesario suministrar allquido cierta cantidad de calor (Q).

En $orma de ecuaci"n ser+

m

QLV =

Q: alorsuministrado m+ masa quevapori%a

En el caso del aBua, para vapori%ar un Bra2o de aBua que es600 (punto de ebullici"n), se requiere

7/24/2019 FISICA 2B

13/30


51En dos dep"sitos idnticos ha# a&ua a di$erente temperatura. FEn qu dep"sitola evaporaci"n ser ma#orH

a) en 1 b) en V c) i&uales d) no evaporan e) K.a

5"FDe una nevera se e5trae 30& de hielo a 0. Galle el calor necesario paraderretido, en cal.

a) 7000 b) 7400 c) 7:00 d) 3700 e) 3-00

5'FNu calor se requiere para derretir

7/24/2019 FISICA 2B

14/30

03 04

GASES


19FNu cantidad de hielo se derrite cuando un tro%o de hierro de 7&, sacado deun horno a 400, se coloca sobre un bloque &rande de hielo que est a 0H.El calor especco del hierro es 0,66calM&.

a) 6000& b) 6600& c) 6700& d) 6300& e) 6400&

1:Funtos &ramos de a&ua hirviendo se debe me%clar con 60& de hielo a 0,para obtener una temperatura de equilibrio de 40H

a) 73 . Galle la presi"n manomcuando la temperatura sea 77? .

a) -00 =a b) ?00 =a c) :00 =a d) ;00 =a e) 6000 =a

5- ierto &as, en un cilindro con pist"n desli%able, se encuen7? . # a una presi"n absoluta de 400 =a. @educiendo la presi"n a 600 FGasta qu temperatura se debe calentar el &as de modo que ocupevolumen : veces ma#orH

a) -00 = b) :00 O= c) ?00 = d) 400 = e) 700 =

53 inco litros de &as a una presi"n absoluta de 700 =a # atemperatura de 700 = se calientan uni$ormente hasta

7/24/2019 FISICA 2B

15/30


a) < L b) 60 L c) 6< L d) 70 L e) 7< L

5' FNu volumen de aire a la presi"n atmos$rica puedealmacenarse en un tanque de 0,7 m3 que puede soportar una presi"n absolutade 400 =aH

a) 0, 7 m3 b) 0, 4 m3 c) 0, - m3 d) 0, : m3 e) 6, 0 m3

54 La presi"n absoluta en el interior de una llanta es de 6;0 =acuando la temperatura es de 6? . *i en un via!e el aire en el interior de lallanta se calienta hasta los 73 , halle su nueva presi"n absoluta si seconsidera que el volumen de la llanta no vara.

a) 7-- =a b) 7?- =a c) 7:- =a d) 7;- =a e) 30- =a

5- Galle la temperatura absoluta del espacio e5terior si estapro5imadamente a > 7?0 .

a) > 7?0 = b) 0 = c) 3= d) 60 = e) 7?0 =

53 ierta cantidad de hidro&eno se encuentra a la temperaturade 700 = # a la presi"n absoluta de 400 =a. El &as se calienta hasta latemperatura de

7/24/2019 FISICA 2B

16/30

03 04

TERMOD


19 na llanta de autom"vil es llenada a la presi"n manomtricade 700 =a cuando la temperatura es de 7? . Despus de corre a altavelocidad la temperatura de la llanta se elev" a 3

7/24/2019 FISICA 2B

17/30

03 04

El proceso termodinmico viene a ser la secuencia de estados quesi&ue el &as, desde un estado inicial hasta otro estado nal.


54 S$STANCIA DE TRA!A6O*uando el calor es trans$ormado en traba!o, vemos que el calor espreviamente entre&ado al &as. El &as, es pues, la (u(tancia de tra&ao quepermite esta trans$ormaci"n.Las sustancias de traba!o que se emplean en un proceso termodinmico son+

a) apor de a&uab) ombustiblec) Jases ideales

En este captulo nos encar&aremos del estudio de la termodinmica de los&ases ideales.

5- GASES IDEALES O #ERFECTOS*

*on aquellos &ases en los cuales se tienen las si&uientes consideracionesideales+

a) *us molculas tienen dimensiones propias despreciables.b) *us molculas no interact2an entre si.c) *us molculas chocan elsticamente contra alas paredes del recipiente.

53 ESTADO TERMODINMICO*

ara un &as ideal, el estado termodinmico es una situaci"n especca del &asdenida por sus propiedades termodinmicas, estas propiedades son+

a) La presi"n absoluta ()b) El volumen ()c) La temperatura absoluta (9)

(T; V; P)

V

T

P

Estas propiedades del &as ideal se relacionan con la ecuaci"n de estado+

n@9E =

+ presi"n absoluta (KMm7) + volumen (m3)

9 + temperatura absoluta (=)

K + moles de &ases ideal (mol)@ + constante universal de losa &ases ideales+

=.molX36,:@=

De la ecuaci"n de estado B n@9 obtenemos la ecuaci"n &eneral de los &ase

RnT

PV =

onstant9

=

58 #ROCESO TERMODINMICO*uando un &as ideal es llevado desde un estado inicial (0) hasta un estado (8) pasa por una secuencia de estados intermedios lue&o+

A

roceso termodinmico desde A has

8

o

8

8o

En cualquier proceso termodinmico se puede usar la ecuaci"n &eneral de&ases+

8

88

9

9

=

E5iste una &ran cantidad de procesos termodinmicos, pero los

importantes son+

81 #ROCESO IS;CORO O ISOMTRICO*Es aquella secuencia de estados en la cual el volumen del &as permanconstante.


7/24/2019 FISICA 2B

18/30


F

O

+ constante

P

8

oV

En el plano C el proceso Os"coro se representa con una recta vertical.8" #ROCESO ISO!RICO*

Es aquel proceso en el cual la presi"n del &as permanece constante.

8A

+ constante

8o

En el plano C, el proceso isobrico se representa con una recta hori%ontal.

8' #ROCESO ISOTRMICO*Este proceso se caracteri%a porque la temperatura del &as permanece

constante.

8

A

9 + constante

8

o

8o

En el plano C el proceso isotrmico se representa mediante unahiprbola equiltera.

84 #ROCESO ADIA!TICO*En este proceso el &as no recibe ni cede calor al medio ambiente.

8

A

N B 0

8o

8

o

En el plano Y, el proceso adiabtico es seme!ante a una isotr

pero, con ma#or inclinaci"n.

59 TRA!A6O DE $N GAS*En el dia&rama se muestra un &as ideal encerrado en un cilindro con pis(tapa) m"vil. *i calentamos el &as encerrado veremos que se ddespla%ando # reali%ando traba!o sobre el pist"n.

J1*

N

El traba!o que el &as e!erce sobre el pist"n se debe a+ a) La presi"n del &as () sobre el pist"n. b) ambio de volumen () del &as.

5: CALC$LO DEL TRA!A6O DEL GAS*La $orma ms sencilla para calcular el traba!o de un &as es conociendproceso en el plano C.

A

proceso

En cualquier proceso termodinmico se cumple que+9raba!o B Zrea


En el plano C, el traba!o que produce un &as, es i&ual al rea (1)deba!o del proceso.

H A

7/24/2019 FISICA 2B

19/30


:1 TRA!A6O DE $N GAS EN EL #ROCESO IS;CORO*En un dia&rama C, el proceso is"coro se presenta mediante un procesovertical # vemos que no ha# rea deba!o del proceso A8.

8

AV

8

o

:" TRA!A6O DE $NGAS EN EL #ROCESO ISO!RICO*En un dia&rama C, el proceso i(o&Jrico se representa mediante unarecta hori%ontal. El traba!o del &as equivale al rea del rectn&ulo.

9raba!o B Zrea del rectn&ulo

W

8A

8o

:' TRA!A6O DE $NGAS EN EL #ROCESO ISOTRMICO*En el dia&rama C el proceso isotrmico se representa mediante unahiprbola. El traba!o del &as equivale al rea deba!o de la hiprbola.

El rea que se $orma deba!o de la hiprbola no se puede calcular con la&eometra elemental (observe que un lado es una curva), este tipo de rease calcula con la matemtica di$erencial e inte&ral. or esta ra%"n,escribiremos directamente la $"rmula.

9raba!o B Zrea deba!o de la hiprbola

=

nn@9[ 8

n + n2mero de moles de &as

@ + constante universal de los &ases ideales

9 + temperatura absoluta del &as

8 + volumen nal del &as

o + volumen inicial del &as

n + lo&aritmo neperiano

8

A

8o

[

15 ENERGA INTERNA DE $N GAS IDEAL /$% *

En un &as, las molculas estn mu# espaciadas unas de otras # tiesuciente ener&a para ser libres de cualquier atracci"n molecular, emolculas via!an con altas velocidades.

En un &as, las molculas se mueve&randes velocidades.

11 CARACTERSTICAS DE LA ENERGA INTERNA*

111 En un &as caliente, las molculas se mueven con ma#or intensque cuando est $ro. En los &ases calientes ha# ms ener&a interna.


En un proceso ISCORO, el &as no produce traba!o, por no habervariaci"n de volumen.

H 5

[ B (8> o)

En un &as, la ener&a interna () se debe principalmente a la traslaci"nde sus molculas.

7/24/2019 FISICA 2B

20/30


Jas $ro menos ener&a interna.1

Jas caliente ma#or ener&a intern"

11" *i la temperatura del &as permanece constante (proceso isotrmico) elmovimiento de las molculas conserva su intensidad # la ener&ainterna permanece constante.

1" #RIMERA LE= DE LA TERMODINMICA*uando suministramos calor (N) a un &as podemos observar que sutemperatura aumenta # que el &as se e5pande. De esto concluimos que+a) *i la temperatura varia (9), podemos decir que varia su ener&a interna().b) *i el &as se e5pande (5), reali%a traba!o ([) sobre el pist"n.

N

GAS

x9

'atemticamente+

#RCTICA DE CLASE

51 En cierto proceso, un &as ideal recibe un calor de 640 X, Fen cunto vsu ener&a interna si este &as reali%a un traba!o de :0 XH

@pta. - +

5" n &as ideal se e5pande reali%ando un traba!o de 6:0 X mientras ced

calor de 40 X al medio ambiente. Galle la variaci"n de la ener&a interna&as.

@pta. 77 =

5' En un proceso isotrmico, un &as ideal e$ect2a un traba!o de 370Funto calor se ha suministrado al &asH

@pta. 370N =

54 n &as ideal se e5pande adiabaticamente reali%ando un traba!o de 4X. FEn cunto vara su ener&a internaH

@pta. 430 =

5- La ener&a interna de un &as ideal aumenta en :

7/24/2019 FISICA 2B

21/30


58 Dos moles de un &as ideal se e5panden isotermicamente a la temperuaturade 300 = variando su volumen desde 3m6

7/24/2019 FISICA 2B

22/30


a) 600 X b) 660 X c) 670 X d) 630 X e) 640 X

1' En el proceso isobrico que se muestra la ener&a interna del &as idealaument" en 300 X. alcule el calor suministrado al &as.

0, 3

0, ?

?00

( m )3

0

( a )

a) 4:0 X b) se muestra un proceso isotrmico se&uido por 7 moles de

cierto &as ideal. Las armaciones ciertas son ?,07n =

9 B se muestra un proceso isotrmico . Las armaciones cie

son+

V

1

0

O. Las ener&as internas en 1 # V son i&ualesOO. De 1 hacia V el &as no hace traba!oOOO. Las temperaturas en 1 # V son di$erentes.

a) O b) OO c) OOO d) O # OOKin&una

"5 En cierto proceso, la cuarta parte del calor suministrado sirvi" aumentar la temperatura del &as, mientras produca un traba!o de 7 ?0alcule este calor suministrado.


7/24/2019 FISICA 2B

23/30


a) 3600 X b) 3700 X c) 3400 X d) 3-00 X e) 3:00 X

TAREA DOMICILIARIA

51 La termodinmica estudia las trans$ormaciones

a) del calor en ener&a interna b) de la ener&a interna en calor

c) del traba!o en calor d) del calor en traba!oe) del traba!o en ener&a interna

5" on respecto a las molculas de un &as ideal podemos armar que+

O. K se mueven OO. Ko interaccionan entre s OOO. chocan elasticamente

a) O b) OO c) OOO d) O # OO e) OO# OOO

5' El proceso termodinmico en el cual el &as no recibe ni cede calor se llama+

a) is"coro b) is"baro c) isotrmico d) adiabtico e) K.a

54 F"mo se llama el proceso termodinmico que, en el plano > , serepresenta mediante una hiprbola equilteraH

a) is"coro b) is"baro c) isotrmico d) adiabtico e) K.a

5- *eleccione la verdad ( ) o $alsedad ( 8 ) de las si&uientesarmaciones+

O. En el proceso isotrmico la temperatura del &as permanece constante.OO. *i en el proceso, la presi"n del &as no vara, se denomina is"coro.OOO. En el proceso adiabtico, la temperatura del &as no cambia.

a) 8 b) 8 c) d) 8 8 e) 8 8 8

53En el plano > se muestra un proceso, el traba!o e este proceso es IIII..

o

a) postivo b) ne&ativo c) cero d) puede ser psitivo e) K.a

58 FEn qu proceso termodinmico el traba!o del &as es ceroH

a) is"coro b) isobrico c) isotrmico d) adiabtico e) cualquiera

59 De las si&uientes armaciones, Fules son ciertasH

O. La ener&a interna de un &as se debe al movimiento de sus molculas.OO. *i aumenta la temperatura del &as, aumenta su ener&a interna.OOO. En un &as $ro ha# menos ener&a interna.

a) O # OO b) O # OOO c) OO # OOO d) solamente O e) 9odas


TERMOD

7/24/2019 FISICA 2B

24/30


I O!6ETIVOS ES#ECFICOS

1 Estudiar las mquinas trmicas # su respectiva ecacia.

" Establecer # brindar e!emplos que ilustren la comprensi"n de la se&unda le#de la termodinmica.

' onocer el ciclo de arnot # su aplicaci"n a las mquinas trmicas ideales.

II CICLO TERMODINMICO

n &as ideal e5perimenta un ciclo termodinmico, si despus de su$rir unasecuencia de procesos, vuelve a s estado inicial (A).Los ciclos termodinmicos pueden ser horarios # antihorarios

O

P

V

O

P

V

IIITRA!A6O EN $N CICLO TERMODINMICO

uando en el plano C se presenta un ciclo termodinmico observamos quesiempre encierra un rea.

Con(ideracione(*a) *i el ciclo es horario el b) *i el ciclo antihorario, eltraba!o neto es positivo traba!o neto es ne&ativo

O

P

V

A

W = A

O

P

V

W = A

A

#ro&)e2a 51.En un plano C se muestra el desarrollo de un ciclo termodinmico. alcutraba!o neto que produce el &as ideal.Re(o)uci.n*] En un ciclo termodinmico el traba!o neto del &as equivale al rea encierra el ciclo (trin&ulo)] omo el ciclo es horario, el traba!o se considera positivo.

[ B rea del trin&ulo ( 1 )

( ) ( )

7

:004,0[=

#ro&)e2a 5".sando el &rco C , halle el traba!oneto que reali%a el &as ideal en cada unode los ciclos.Re(o)uci.n*] El traba!o en cada ciclo equivale al reaque encierra el ciclo.

[ B rea del trin&ulo ( 1 )

[ B ( 0,< ) ( ;00)

IVM

7/24/2019 FISICA 2B

25/30


Las mquinas trmicas son aquellos aparatos que trans$orman la ener&atrmica (calor) en tra&aoEn el si&uiente dia&rama representamos los accesorios de una turbina(mquina) de vapor

Va'or a aa

're*i+n

Conden*ador,o$a

Turina

A-ua

Caldera-

Va'or a alta

're*i+nVa'or

De(cri0ci.n+CALDERA**on recipientes de hierro, en los cuales se hierve el a&ua para

&enerar vapor # enviarlo a la turbina.T$R!INA* Es un aparato &iratorio, constituido con paletas, en el cual laener&a trmica del calor, se trans$orma parcialmente en traba!o mecnico.CONDENSADOR*Es un recipiente en donde se condensa el vapor que see5pulsa de la turbina.!OM!A*9iene la $unci"n de enviar el a&ua del condensador a la calderaRe0re(entaci.n e(ue2Jtica de )a 2Juina tr2ica /Tur&ina%

N 1+ calor que viene de la caldera

[ + traba!o mecnico obtenido en laturbina

N V+ calor residual enviado al condensador

'ediante un balance de ener&a

obtenemos+

[ N VB N 1

IVEFICIENCIA / n % DE $NA M

7/24/2019 FISICA 2B

26/30


*1DO 1@KA9, !oven in&eniero $rancs $ue el primero que se interes" en hallarla m5ima eciencia basado en el punto de vista te"rico, arnot ide" un cicloideal (reversible) constituido por cuatro procesos dos procesos soni(otr2ico(# los otros dos adia&Jtico(

En el plano C , en el ciclo de arnot tiene la si&uiente $orma+

^ roceso

67 + e5pansi"n

isotrmica.

^ roceso 73

+ e5pansi"n

adiabtica.

^ roceso 34

+

compresi"n isotrmica

^ roceso 46

+ comprensi"n adiabtica

VII MUIMA EFICIENCIA DE $NA M

7/24/2019 FISICA 2B

27/30


-0 X b) > ?0 X c) > :0 X d) > ;0 X e) > 600 X

5- alcule el rendimiento de una mquina trmica ideal

traba!a entre las temperaturas de

7/24/2019 FISICA 2B

28/30


53 En una mquina trmica ideal su eciencia es de 0, -. Galle latemperatura del condensador, si la caldera est a :00 =

a) 300 = b) 370 = c) 340 = d) 3-0 = e) 3:0 =

58 Galle el rendimiento de una mquina trmica ideal cu#o $ococaliente tiene una temperatura, en elvins, que es el triple de la temperaturadel $oco $ro.

a) 4?T b)

7/24/2019 FISICA 2B

29/30


13 n motor arnot, cu#o $oco caliente est a ? , el rea que encierra el ciclo termodinmico equivatraba!o neto del &as.OO. En el plano > , u ciclo antihorario indica que el traba!o neto del &ane&ativo.OOO. En un ciclo termodinmico el estado inicial coincide con el estado nal.

a) 8 b) 8 c) 8 d) e) 8 8

5' Las mquinas trmicas son aparatos que trans$orman IIII en III

a) el traba!o > calor b) la $ricci"n > calorc) la ener&a > calor d) la ener&a > traba!oe) el calor > traba!o

54 En una mquina trmica a vapor, la caldera sirve para+

a) en$riar o condensar el vapor b) trans$ormar el vaporc) hervir el a&ua d) bombear el a&ua desdcondensadore) on&elar el a&ua

5- Ful de los si&uientes enunciados no est de acuerdo con la se&undade la termodinmicaH

a) Ga# $en"menos que espontneamente no suceden al revs.b) El calor se trasmite de un ob!eto caliente a uno $ro.c) 1l&unas mquinas trans$orman todo el calor en traba!o.d) Es imposible construir una mquina 600T eciente.

e) El calor nunca pasar espontneamente de un ob!eto $ro a uno caliente53 *eleccione con verdadero ( ) o $also ( 8 )

O. Las mquinas trmicas ideales son llamadas reversibles.OO. Las mquinas trmicas ideales obedecen el ciclo de arnot.


03 04COLEGIO DE CIENCIAS LORD KELVIN 4to Ao Secundaria FSICA

7/24/2019 FISICA 2B

30/30


OOO. on el ciclo de arnot se lo&ra el 600T de eciencia.

a) 8 b) c) 8 d) 8 e) 8 8

58 on respecto a las mquinas trmicas reales o irreversibles se puedenarmar que+

O. *on llamadas mquinas de arnotOO. tienen menor eciencia que las mquinas ideales.OOO. obedecen el ciclo de arnot.

a) O b) OO c) OOO d) O # OO e) OO# OOO

59 na mquina trmica es ideal cuando+

a) trans$orma todo el calor en traba!ob) lo&ra el 600T de ecienciac) lo&ra la eciencia de arnot d) no consume ener&ae) no disipa calor

SOL$CIONARIO

N7Eercicio( #ro0ue(to(

51 5" 5' 54 5- 53

51 V E V D D

5" V V V E

5' D E D V 1

54 V 1 D D D

5- E E V V53 D V 1 V

58 E V 1 V

59 V V V 1 D

5: 1 1 E 1 E

15 V D E V

11 E E V 1 D

1" V V V

1' V V V 1

14 1 1 D D 1

1- D D D V E

13 V V E D

18 D 1 E 1 19 V V 1 1 E

1: D V D 1 1

"5 D E E D E

GRUPO EDUCATIVO INT

copyright 2003


FISICA 2ºB

Documents

Transcript of FISICA 2ºB