Quiz: Termodinámica

Expansión térmica y calorimetría

1. Un aro de diámetro interior 1.995 cm a 20°C va a se calentado de forma que se deslice a penas por una varilla de diámetro 2.005 cm. ¿A qué temperatura debe calentarse el aro? ($\alpha = 1.9\cdot 10^{-5} {}^{\circ}C^{-1}$)
   1. 89°C
   2. 126°C
   3. 283°C
2. Un cubo de hielo de 60 g se saca del refrigerador a -15°C y se deja caer en 120 $\unit{cm^3}$ de café a 80°C. ¿Cuál es la temperatura final de la mezcla? (busque las constantes que necesite)
   1. 26.7°C
   2. -10.3°C
   3. 63.1°C
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   No se olvide del calor latente.
3. Estimemos la temperatura de la superficie interior de la corteza terrestre como sigue: la temperatura en la superficie es $\sim$ 10°C. La conductividad térmica de las rocas cerca de la superficie es 2.5 W/(m K). El calor fluye a través de la corteza a 54 $\unit{W/m^2}$. Calcule la temperatura en la superficie interior de la corteza a 35 km por debajo de la superficie.
   1. 899°C
   2. 766°C
   3. 235°C

Gas ideal

$6\cdot 10^{22}$ moléculas de un gas ideal se almacenan en un tanque a 0.5 atm a 37°C.
4. ¿Cuál es el volumen del tanque?
   1. $5.1\cdot 10^{-3}\unit{m^{3}}$
   2. $8.4\cdot 10^{-3}\unit{m^{3}}$
   3. $7.1\cdot 10^{-3}\unit{m^{3}}$
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   Use la ecuación de estado del gas ideal y reemplace $n=N/N_A$. ¡No se olvide de convertir la presión y la temperatura!
5. ¿Cuál es la presión en atm cuando la temperatura del tanque se incrementa a 152°C?
   1. 0.69 atm
   2. 0.25 atm
   3. 3.61 atm

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6. Tenemos 3 moles de gas monoatómico. ¿Cuál es su capacidad calorífica a volumen constante en unidades del SI?
   1. 37.39
   2. 12.46
   3. 1.28
7. Tenemos 3 moles de gas monoatómico. ¿Cuál es su $\gamma$?
   1. 37.39
   2. 1.67
   3. 0.60

Procesos termodinámicos y ciclos

Un mol de gas monoatómico ideal sigue un ciclo como en la figura.

$T_1=600\unit{K}$, $T_2=455\unit{K}$, $T_3=300\unit{K}$, $p_1=2\unit{atm}$. El proceso $1\to 2$ es adiabático.
8. ¿Cuánto vale $p_3$?
   1. 1 atm
   2. 2 atm
   3. 0.5 atm
9. ¿Cuánto vale $V_3$ en metros cúbicos?
   1. 0.025
   2. 0.037
   3. 0.125
10. ¿Cuánto vale $V_2$ en metros cúbicos?
    1. 0.025
    2. 0.037
    3. 0.125
11. Calcule el trabajo en el proceso $1\to 2$
    1. 1810 J
    2. 0 J
    3. 2350 J
12. Calcule el cambio de energía interna en el proceso $2\to 3$
    1. 1290 J
    2. -3220 J
    3. -1930 J
13. Calcule el trabajo en el proceso $3\to 1$
    1. 3740 J
    2. 0 J
    3. -3740 J
14. Calcule el calor en el proceso $3\to 1$
    1. 3740 J
    2. 0 J
    3. -3740 J

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Entropía

15. Una planta térmica a carbón (increíblemente dañinas al medio ambiente pero comunes en otros países) opera entre 38°C y 490°C. ¿Cuál es la máxima eficiencia que podría alcanzar?
    1. 30%
    2. 23%
    3. 59%
16. Un mol de gas ideal se expande desde 0.6 metros cúbicos hasta 2.6 metros cúbicos. ¿Cuál es su cambio de entropía?
    1. 8.35 J/K
    2. 12.18 J/K
    3. 9.63 J/K
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    El proceso no es cuasiestático reversible, pero podemos usar un proceso isotérmico para calcular el cambio de entropía.
17. 2 kg de agua a 80°C se mezclan con 3 kg de agua a 20°C. Calcule la temperatura final de la mezcla.
    1. 125 K
    2. 298 K
    3. 317 K
18. 2 kg de agua a 80°C se mezclan con 3 kg de agua a 20°C. Calcule el cambio de entropía de la mezcla.
    1. 0.88 J/K
    2. -0.88 J/K
    3. 0.00 J/K
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    Considere el calor para aumentar temperatura como $dQ$ para calcular $\Delta S$.