Hoja 5 de Problemas

PROBLEMAS DE FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA
TÉCNICA EN OBRAS PÚBLICAS: HIDROLOGÍA
SEGUNDO CUATRIMESTRE.
TERMODINÁMICA.
(1)
Para medir el calor específico del plomo se calientan 600 g de perdigones
de este metal a 100 ºC y se colocan en un calorímetro de aluminio de 200 g de masa que
contiene 500 g de agua inicialmente a 17.3 ºC. El calor específico del aluminio del
calorímetro es 0.9 kJ /kg. K. La temperatura final del sistema es 20 ºC. ¿Cuál es el calor
específico del plomo?.
Sol.: 0.128 kJ / kg. K
(2)
Se deja caer desde una altura h un recipiente térmicamente aislado y
lleno de agua de forma que choca inelásticamente contra el suelo. ¿Cuál debe ser el
valor de h para que la temperatura del agua aumente 1 ºC (suponiendo que toda la
energía perdida en la caída se invierte en aumentar la temperatura del agua)?
Sol.: 426 m
(3)
Tenemos un mol de un gas ideal contenido en un cilindro vertical de
paredes diatermas e impermeables y cerrado por un pistón de masa M y sección S. El
sistema evoluciona cuasiestáticamente de una temperatura T1 a T2. Si queremos que el
volumen del gas se mantenga constante durante todo el proceso añadiendo arena sobre
el pistón:
i) ¿Qué cantidad de arena hay que añadir?
ii) U , Q y W en el proceso.
Sol.: i) S R (T2 – T1) / V g ; ii) W = 0, U = Q = Cv (T2 – T1)
(4)
Un mol de un gas monoatómico está en el estado inicial a 3 atm. de
presión y un volumen inicial de 1 L. Se expansiona isotérmicamente hasta que su
volumen es de 3 L y su presión 1 atm.. Se calienta entonces a volumen constante hasta
que su presión es de 2 atm..
i) Representar este proceso en un diagrama P-V y calcular el trabajo realizado
por el gas.
ii) Determinar el calor absorbido durante este proceso.
Sol.: W = 334 J ; Q = 790 J