8*. Se calientan 100 cm3 de agua inicialmente en estado líquido a

Bases Físicas y Químicas del Medio Ambiente 2004/2005 Hoja 2
Área de Química−Física. Universidad Pablo de Olavide
8*. Se calientan 100 cm3 de agua inicialmente en estado líquido a 15 oC hasta convertirlos en vapor a 300
o
C a una presión constante de 1 atm. a)¿Cuál es la variación de entalpía del sistema?. ¿Y la variación de
entalpía standard?. b)¿Cuál es la variación de entropía ? Datos: Capacidad calorífica a presión constante del
agua líquida y el vapor de agua Cp= 75.2 J mol−1 K−1 y 37.6 J mol−1 K−1. Entalpía de vaporización del
agua: ∆HV= 40.5 kJ mol−1. Densidad del agua a 15 oC: 1.0 g/cm3. Punto de ebullición normal del agua: 100
o
C
9*. Dibujar el diagrama de fases del agua indicando el punto crítico y el punto triple. ¿Por qué el punto
triple se produce a p y T fijas? ¿Crees que hay alguna manera de fundir el hielo sin calentar?
10*. El punto crítico del CO2 es 304.21 K y su presión crítica es 73 atm. El punto triple de la misma
sustancia es 221 K y 5.2 atm. Dibuje un diagrama de fases aproximado para el CO2 y explique los cambios
que tienen lugar cuando se calienta CO2 desde una temperatura de 220 K hasta 310 K a la presión de 7 atm.
11*. Un buzo se introduce en una piscina con el fin de medir el incremento de presión causado por el peso
del agua sobre él. Calcular a qué profundidad tendrá que descender para que la presión sea el triple que la
atmosférica. Datos: densidad del agua 1000 Kg/m3.(Solución: 20.672 m)
12*. Un globo aerostático obtiene su fuerza de sustentación a base de calentar aire dentro de una cavidad
cerrada. La diferencia de densidades entre el aire caliente y el frío origina una fuerza debida al empuje de
Arquímedes que compensa el peso del globo. a) Obtener una expresión para la fuerza de sustentación en
función del volumen del globo, la presión atmosférica y la diferencia de temperaturas entre el interior y el
exterior. b) Calcular a qué temperatura ha de calentarse el aire del interior de un globo de 100 metros
cúbicos de volumen para que eleve una masa de 50 Kg en un ambiente de 20 grados centígrados a una
atmósfera de presión. (Solución: 501.49 K) c) Suponer que en lugar de aire caliente se utiliza helio para
llenar el globo. Calcular, para las mismas condiciones, el peso que sería capaz de levantar el globo.
(Solución: 98.66 Kg de masa). Datos: Constante de los gases ideales, R=8,31 JK−1mol−1, composición del
aire en volumen (fracción molar)= 78% de N2 y 22% de O2. Pesos atómicos del He, N y O = 4, 14 y 16
g/mol−1, respectivamente. 1 atm= 101320 Pa.
13. Un líquido de densidad 0.8 g/cm3 marcha por una tubería horizontal a 10 m/s y después pasa por otra
tubería también horizontal, colocada a 5 m por encima de la primera. Si en la entrada del agua se inyecta a 3
atmósferas y la salida es a presión atmosférica, calcúlese la velocidad con que saldrá por el final de la
segunda tubería. (Solución: 22.56 m/s).
14. Una arteria o una vena pueden obstruirse parcialmente cuando algunos materiales reducen su radio en un
pequeño tramo de longitud. a) ¿Variará la velocidad en la región obstruida? b) ¿Variará la presión? c)
Describir las posibles consecuencias de ambos hechos en un vaso sanguíneo flexible.
15* ¿Cuál es la fuerza viscosa que se opone al movimiento de una bacteria de forma esférica de 1µm de
−1
−2
radio para moverse a una velocidad de 500 nm s en un líquido de viscosidad η= 1 mN s m . ¿Cuál sería la
fuerza de empuje sobre esta bacteria si el líquido tiene densidad ρ=997 kg m−3 ¿.Razone si la bacteria,
empleando la misma energía, se movería mas deprisa o más despacio al aumentar la temperatura del líquido.
16. Calcúlese la velocidad máxima de caída de una gota de agua de radio 1 mm en un día de lluvia. Datos:
Viscosidad del aire 1.81 10−5 N s m−2; densidad del aire = 1.22 kg/m3; densidad del agua = 1000
kg/m3.(Solución= 120.3 m/s). *Razone por qué las gotas de lluvia caen a una velocidad constante en la
atmósfera. ¿Qué gotas caerán con mayor velocidad: las gotas gruesas o las pequeñas?