TermoEx - Academia Thader

EJERCICIOS DE TERMODINÁMICA EN DIFERENTES CONVOCATORIAS
SEGUNDO PARCIAL 2002-2003
31/05/2003
3º ejercicio: (2,5 ptos.)
Una máquina térmica trabaja con 3 moles de gas
ideal, describiendo el ciclo ABCD de la figura,
en el que la transformación AB es adiabática, y
la CD es isoterma. Sabiendo que VC = 2VB y
que TA=20ºC,
a) Calcula el valor de las variables
termodinámicas (P, V y T) en cada vértice
del ciclo.
b) b) Calcula el trabajo producido en cada
etapa del ciclo, el calor y la variación de
energía interna. Expresa estos resultados en
J.
c) c) Obtén el rendimiento termodinámico del
ciclo. (cv= 0.123 atm.l.mol-1.K-1; R=0.082
atm.l.mol-1.K-1; 1 cal= 4.18 J; 1 atm = 1.013
105 Pa).
SEGUNDO PARCIAL 2003-2004
P (atm)
30
B
C
D
1.5
A
V
2V
V(l)
05/06/2004
PROBLEMA 3. Un sistema termodinámico compuesto por una determinada cantidad de helio (He,
gas perfecto monoatómico cV = 3·R/2) que, partiendo de un estado inicial A con una presión de 105
Pa, un volumen de 10 litros y una temperatura de 27 ºC, realiza el siguiente ciclo: A B
transformación isoterma en la que duplica su volumen; B  C transformación isócora siendo la
temperatura final de – 84 ºC y C  A transformación adiabática hasta alcanzar el estado inicial. Se
pide:
a) determina la cantidad de helio que compone el sistema. Obtén el valor de las variables
termodinámicas en los tres estados A, B y C. Dibuja el diagrama de Clapeyron, p-V, del ciclo
b) calcula, en unidades del S. I., y de forma directa siempre que sea posible, el trabajo, el calor y la
variación de energía interna del gas en cada uno de los procesos
c) determina el rendimiento del ciclo como motor térmico y compara el resultado con el de un
motor de Carnot que funcione entre las dos temperaturas extremas del ciclo
J
atm  
 0,082
DATOS: R  8,31
mol  K
mol  K
SEGUNDO PARCIAL 2004-2005
03/06/2005
PROBLEMA 3. Dos moles de un gas ideal recorren un ciclo formado por 2 transformaciones
isotermas y dos transformaciones isócoras. En el primer proceso el gas sufre una expansión
isoterma, incrementando al doble su volumen inicial. En el segundo proceso el gas disminuye su
temperatura a la mitad de la temperatura inicial. Si se sabe que el trabajo neto realizado por el
sistema es de 5000 J hallar:
a) La temperatura correspondiente a cada isoterma.
b) El calor intercambiado por el sistema en las isocoras.
J
atm  
 0,082
DATOS: R  8,31
; Cp = 7·R/2
mol  K
mol  K
EXAMEN DE SEPTIEMBRE 2004-2005
12/09/2005
PROBLEMA 2. Se comprime adiabáticamente un mol de cierto gas perfecto (índice adiabático  =
1,5) que se encuentra a una presión y temperatura iniciales de 1 atm y 127 ºC, hasta alcanzar una
presión p2. Después se le deja enfriar a volumen constante hasta alcanzar las condiciones p 3=10 atm
y t3=27 ºC. Calcular la presión p2 en atmósferas, el trabajo en la compresión adiabática en kcal, la
cantidad de calor en calorías cedida durante el enfriamiento. Sin efectuar cálculos numéricos,
razona cuánto valdría la variación de energía interna en cada proceso. (1,5 puntos)
EXAMEN DE DICIEMBRE 2004-2005
26/11/2005
PROBLEMA 1. En un laboratorio de investigación se ha construido una máquina térmica tal que,
si le suministramos 200 kcal de calor de un foco calorífico a 127 ºC, es capaz de producir 60 kcal de
trabajo neto liberando calor a un foco frío a 27 ºC. Justifique si el laboratorio puede conseguir un
resultado como éste o no.
PROBLEMA 6. En el ciclo que se muestra en la figura, 1 mol de un gas diatómico ideal ( = 1,4)
se encuentra inicialmente a 1 atm y 0 ºC. El gas se calienta a volumen constante hasta t2 = 150 ºC y
luego se expansiona adiabáticamente hasta que su presión vuelve a ser 1 atm. Luego se comprime a
presión constante hasta su estado original.
Calcula:
a) La temperatura t3 después de la expansión
adiabática.
b) El calor absorbido o cedido por el sistema
durante cada proceso.
c) El rendimiento de este ciclo.
Cv = 5 cal·mol-1·K-1
CP = 7 cal·mol-1·K-1
(2 puntos)
EXAMEN DE SEPTIEMBRE 2005-2006
11/09/2006
PROBLEMA 5. Un mol de un gas perfecto ( = 1,4) describe un ciclo de Carnot de las siguientes
características:
Punto 1: V1 = 5 litros; T1 = 227 ºC
Punto 2: p2 = 4,1 atm; T2 = 227 ºC
Punto 3: V3 = 20 litros
El ciclo es descrito cada 30 segundos. Calcula el rendimiento y la potencia de la máquina en
Caballos de Vapor (CV).
DATO: 1 CV = 750 W
(2 puntos)
EXAMEN DE DICIEMBRE 2005-2006
24/11/2006
PROBLEMA 6. El rendimiento de una máquina de Carnot es del 30%. La máquina absorbe 200
cal de calor por ciclo de un depósito caliente que está a 227 ºC. Calcula el calor desprendido por el
ciclo y la temperatura del depósito frío.
(1,5 puntos)
SEGUNDO PARCIAL 2006-2007
06/06/2007
PROBLEMA 1. Dos máquinas térmicas, que siguen respectivos ciclos de Carnot, comparten la
misma fuente caliente de temperatura T1. El foco frío de la primera máquina tiene una temperatura
T2 = 0,73 T1, mientras que en la caso de la segunda máquina la temperatura es T2’ = 0,90 T1.
Determine el cociente entre los calores absorbidos por ambas máquinas (Q1/Q1’) de la fuente
caliente si ambas producen el mismo trabajo por ciclo.
EXAMEN FINAL 2006-2007
14/06/2007
PROBLEMA 6. Un gas ideal realiza un ciclo con las siguientes etapas:
12 expansión adiabática
23 compresión isoterma
31 proceso isocoro.
Hallar el rendimiento del ciclo en función sólo de las temperaturas T1 y T2.
EXAMEN DE SEPTIEMBRE 2006-2007
11/09/2007
PROBLEMA 5. Un mol de un gas diatómico ideal ( = 1,4), que se encuentra inicialmente a 1 atm
y 0 ºC, realiza el siguiente ciclo: primero se calienta a volumen constante hasta t2 = 150 ºC, luego se
expansiona adiabáticamente hasta que su presión vuelve a ser 1 atm; finalmente se comprime a
presión constante hasta su estado original. Se pide:
a)
b)
c)
d)
Dibujar el diagrama p-V del ciclo.
La temperatura t3 después de la expansión adiabática.
El calor absorbido o cedido por el sistema durante cada proceso.
El rendimiento de este ciclo.
Cv = 5 cal·mol-1·K-1
CP = 7 cal·mol-1·K-1
(2 puntos)