Presentación

Estos ejercicios tienen como finalidad apoyar a estudiantes del primer año universitario en un curso de Física General. Puede servir también como apoyo para recordar y reforzar los conocimientos de física adquiridos previamente en el nivel de Bachillerato.

Esta serie de ejercicios corresponde a la unidad 'Fenómenos Termodinámicos'.

Autor: Juan José Jiménez Torres

Los ejercicios y sus respectivas figuras, se encuentran basados en ejercicios planteados en distintas fuentes bibliográficas como los textos de Schad (1996), Resnick y Halliday (1981), Tippens (2001), Benson (1999, 1991) y Hewitt (1999). Estos ejercicios de física también fueron empleados para el trabajo que desarrollé en Jiménez-Torres (2006).

1) La energía proveniente de los combustibles sólidos y la energía nuclear son energías provenientes de:

2) La energías eólica, geotérmica, hidráulica, hidroeléctrica, y solar; son energías provenientes de:

3) Es posible que dos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico mutuo sin estar en contacto físico.

4) Cuando se abre un refrigerador sentimos una sensación de frío, esto es debido a que el aire frío proveniente del refrigerador fluyó hacia nosotros.

5) En la escala de temperatura Celsius hay 100 intervalos o grados Celsius (C°) desde el punto de congelación a 0°C y el punto de ebullición a 100°C. En la escala Fahrenheit hay 180 intervalos, o grados Fahrenheit (°F), entre el punto de congelación a 32 °F y el punto de ebullición a 212 °F. ¿Cuál es la fórmula que convierte la temperatura tC en la escala Celsius a la temperatura equivalente tF en la escala Fahrenheit?

6) Considerar una gran jarra con agua caliente a 90°C y una pequeña taza con agua a 90°C. Si vaciamos el agua de cada recipiente sobre dos bloques de hielo iguales, se fundirá más hielo donde se vació la gran jarra de agua.

7) La materia no contiene calor, sino energía interna.

8) El termómetro es un instrumento que mide:

9) Corresponde al aumento que experimenta la longitud o el volumen de la mayoría de las sustancias cuando su temperatura se incrementa.

10) Algunos vasos de vidrio se cuartean cuando se vierte agua caliente en ellos porque la superficie exterior del vidrio se dilata mucho más rápidamente que la superficie interior.

11) Una planta de energía nuclear desecha 500 MW de calor que es eliminado por el agua bombeada de un lago. Si la temperatura del agua debe elevarse 10°C, ¿cuánto debe ser la tasa de flujo de calor necesaria ?

12) Una resistencia eléctrica de 0.5 kg de acero y potencia de 1200 J se coloca en 0.6 kg de agua a una temperatura de 10°C. ¿Cuánto tiempo tarda el agua en llegar a 90°C?.

13) ¿Cuánto calor se necesita para transformar 80 g de hielo inicialmente a una temperatura de -10°C a 60 g de agua y 20 de vapor a 100°C?

14) En una taza de cerámica de 500 g se sirve agua caliente. ¿Cuánto calor absorbe la taza si su temperatura se eleva de 20 a 90°C? El calor específico de la cerámica es de 880 J/kg °C.

15) En una fundición existen hornos capaces de fundir totalmente metales. Si se necesita fundir 540 kg de cobre con una temperatura inicial de 20°C, ¿cuánto calor se necesita para fundir esa cantidad de cobre?. Asumir que la temperatura de fusión del cobre es de 1080 °C.

16) Seleccionar la opción correcta para indicar el tipo de transferencia de calor que está asociado con el movimiento de las partes o regiones calientes y frías de un fluido.

17) Corresponde a la cantidad de trabajo mecánico necesario para aumentar la temperatura de un gramo de agua desde 14.5°C hasta 15.5°C.

18) Parte de la física que se encarga del estudio de las conservaciones de energía mecánica en energía calorífica y viceversa, de calor en trabajo.

19) Puede convertirse en otras formas de energía y estas pueden transformarse en calor. En este proceso, la energía se conserva.

20) Indica que el calor neto impartido a un sistema termodinámico es igual al trabajo neto realizado más el cambio total de la energía interna

21) Un gas se encuentra contenido en un recipiente como se muestra en la figura. El gas se expande mientras está en contacto con una flama y provoca el desplazamiento de un émbolo. Seleccionar la opción que describe esta expansión en términos de la primera ley de la termodinámica.

22) Al frotar rápidamente las palmas de las manos una contra la otra, se está realizando trabajo sobre la piel, ocasionando un aumento en la temperatura de las manos. Esto es debido a la conversión del trabajo en energía térmica.

23) Es una cantidad que depende de la trayectoria entre dos estados de equilibrio termodinámico y está asociada a procesos.

24) En el experimento de Joule de la rueda de paletas, no hay transferencia de calor al agua, sin embargo su temperatura se eleva debido a la realización de trabajo mecánico.

25) Es un proceso en el que el volumen del sistema permanece constante. En consecuencia ΔW=0, y aplicando la primera ley encontramos que ΔU=ΔQ.

26) Selecciona la respuesta correcta. Es un proceso en el cual no sucede intercambio alguno de calor con los alrededores ni tampoco se efectúa trabajo en sus alrededores. En este caso ΔQ=0, ΔW=0, por lo que se concluye que ΔU = 0.

27) Es un proceso en el que un gas se expande repentinamente sin realizar trabajo. Esto implica que tanto ΔQ como ΔW son iguales a cero, y entonces se tiene ΔU=0, que significa que la energía interna no cambia.

28) Es un proceso en el que un sistema regresa a su estado inicial. El cambio en la energía interna es cero, esto es ΔU = 0. El trabajo realizado por el sistema es igual al calor suministrado, ya que el sistema regresa a su estado inicial.

29) Es un proceso en el que no hay intercambio de calor con los alrededores; esto es ΔQ=0. Así ΔU = - ΔW. El cambio en la energía interna se debe sólo al trabajo realizado por el sistema.

30) En una máquina térmica real, todo el calor suministrado por un depósito caliente se convierte en trabajo.

31) En una máquina térmica ideal “perfecta”, una parte del calor tomado por la máquina de un depósito caliente se convierte en trabajo W, y el resto se cede como calor a un depósito frío.

32) La secuencia indica el orden correcto de los procesos durante la operación de una máquina térmica real?. I. La máquina térmica realiza un trabajo mecánico mediante la utilización de una parte del calor de entrada. II. Una cantidad de calor se libera a un recipiente de baja temperatura. III. Una cantidad de calor se suministra a la máquina térmica desde un recipiente a alta temperatura.

33) El enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica afirma que es imposible que una máquina térmica que funciona en un ciclo convierta el calor suministrado por un depósito caliente completamente en trabajo.

34) La eficiencia térmica ε de una máquina térmica se define como la cantidad de trabajo realizado por un sistema dividido entre el calor de entrada suministrado por un depósito caliente. ¿Cuál es la expresión correcta para esta definición, en términos de los calores involucrados?.

35) Es posible transformar totalmente una cantidad de energía mecánica en calor en un proceso cíclico.

36) Es posible transformar totalmente una cantidad de calor en energía mecánica en un proceso cíclico.

37) Un sistema es llevado de un estado de equilibrio a otro mediante un proceso irreversible. El cambio en la entropía depende de los detalles del proceso.

38) La segunda ley de la termodinámica afirma que los procesos naturales (irreversibles) tienden a desarrollarse hacia estados de mayor desorden, o de estados de baja probabilidad a estados de alta probabilidad.

39) En un proceso termodinámico reversible la entropía de un sistema aislado permanece constante.

40) Supongamos que tenemos un gas que se encuentra en un frasco cerrado y vacío. Las moléculas del gas se mueven hacia todas las direcciones y están en un estado ordenado. Si retiramos la tapa del frasco, las moléculas del gas escapan hacía el exterior y adquieren así un mayor grado de desorden. ¿Qué sucede con la entropía del gas al momento de destapar el frasco?.

41) Al dejar caer una gota de tinta china en un frasco con agua, la tinta se difunde en toda el agua contenida en el frasco. A partir de que la tinta china toca el agua y hasta que se difunde totalmente en el agua, ¿qué sucedió con la entropía de la gota?.

42) Romper una botella vacía o fundir un cubo de hielo en un vaso con refresco de cola son procesos irreversibles y por lo tanto su entropía se mantiene constante.

→Fin de las preguntas

Antes de dar click en el botón para calificar, por favor revise que todas sus respuestas estén seleccionadas.

En caso de que alguna o algunas preguntas queden sin responder, el sistema "borrará" todas las respuestas seleccionadas. Para corregir esta situación, es suficiente con regresar a la página dando click en el botón ← (regresar una página) y ahí estarán todas las opciones seleccionadas sin ningún problema, sin perderse y como habían sido seleccionadas.

Si es posible, guarde o tenga anotadas sus respuestas en un lugar seguro.