PREGUNTA PRO SABER TERCER CORTE

DATOS DE LA PREGUNTA

Tema Competencia

Balance de Energía en Sistemas Cerrados Propositiva

Pregunta: (Enunciado y/o Dibujo y/o Gráfica)

Se observa que el aire, aceite, hielo y agua líquida contenidos en el recipiente de la figura se encuentran todos ellos inicialmente a 0 °C. La pared del recipiente exterior está aislada térmicamente, de manera que no se puede transferir calor a través de ella. Se deja caer el peso a una altura Δz, con lo que la rueda de paletas gira gracias a la polea. Tras un cierto tiempo, se observa que el aire, aceite, hielo y agua líquida vuelven a estar a 0 °C, y que se ha fundido parte del hielo del recipiente interior.

Si los sistemas están conformados de la siguiente manera: Sistema A: todo lo contenido en el recipiente exterior; sistema B: todo lo contenido en el recipiente interior; sistema C: todo lo contenido en el recipiente exterior excepto el sistema B. (Sistema A = sistema B + sistema C.) se puede afirmar que: Opciones de Respuesta

A. El Sistema A: es adiabático; el sistema B: es rígido y el sistema C: sólo interacciona en forma de trabajo con la polea-masa.

B. El Sistema A: es adiabático; el sistema B: es rígido y el sistema C: aumenta sus energía debido a la suma de entradas de calor y trabajo al sistema generado por la polea-masa.

C. El sistema B: es rígido y el sistema A: no es adiabático; el sistema C: sólo interacciona en forma de trabajo con la polea-masa.

Clave Dificultad

A Alta: Media: X Baja:

Justificación de la clave (Solución)

A. El Sistema A: es adiabático, luego QA = 0. Interacciona con el entorno (polea–masa) en forma de trabajo, luego WA = (ΔEP) entorno = mgΔz < 0. Por el (P1), ΔUA = QA – WA = –mgΔz > 0.

Sistema B: es rígido, luego WB = 0. Para calcular QB = ΔUB hay que analizar antes el sistema C.

Sistema C: sólo interacciona en forma de trabajo con la polea–masa, luego WC = WA = mgΔz < 0. El estado final del aceite es igual al inicial (0 °C), luego ΔUC = 0. Por el (P1), QC = WC + ΔUC = mgΔz < 0, luego fluye calor del aceite al recipiente interior.

Justificación de opciones de respuesta – no validas

B. Aunque el Sistema A: es adiabático; el sistema B: es rígido y el sistema C al igual que el sistema A es adiabático, luego WC = WA = mgΔz < 0. El estado final del aceite es igual al inicial (0 °C), luego ΔUC = 0. Por el (P1), QC = WC + ΔUC = mgΔz < 0, luego fluye calor del aceite al recipiente interior.

C. El sistema B: es rígido, el sistema A: es adiabático debido a que iinteracciona con el entorno (polea–masa) en forma de trabajo, luego WA = (ΔEP) entorno = mgΔz < 0. Por el (P1), ΔUA = QA – WA = –mgΔz > 0; el sistema C: sólo interacciona en forma de trabajo con la polea-masa.