Parcial 1, semestre 2015-2

Departamento
de
Fı́sica
Fı́sica 2
Primer Examen Parcial
Profesor : Gabriel Téllez
Semestre 2015-1
Duración : 1h20
Nota importante : El fraude o copia en los exámenes es una falta grave que se sanciona
hasta con suspensión de la Universidad por dos semestres (Capı́tulo X del Reglamento General de
Estudiantes de Pregrado).
Escribir con esfero en tinta negra o azul. No se aceptarán ni se calificarán exámenes escritos
en lápiz.
Se permite usar calculadora. No se permite el uso de ningún documento, libro o apuntes, ni el
uso de ningún dispositivo electrónico tales como teléfonos celulares, reproductores de música, PDA,
computadores, tabletas, etc...
Datos :
— Escalas de temperaturas : 0 K =−273.15 o C.
— Conversión de unidades : 1 atm=105 Pa, 1 l = 10−3 m3 .
— Densidad del agua : 1.00 kg/l.
— Calores especı́ficos : agua 4186 J/(kg K), hielo 2060 J/(kg K).
— Calor latente de fusión del agua : 334.7 kJ/kg.
— Calor latente de vaporización del agua : 2272 kJ/kg.
— Temperatura de fusión del mercurio : −38.8290 o C.
— Temperatura de ebullición del mercurio : 356.73 o C.
— Energı́a interna de un gas ideal monoatómico U = 32 N kB T . Ley de gases ideales : pV =
N kB T .
1. (1.0 puntos) Imagine que se propone una nueva escala de temperatura en que las temperaturas
se miden en una unidad llamada o M. En esa escala, 0.0o M es la temperatura del punto de
fusión normal del mercurio y 100.0o M es la temperatura del punto de ebullición normal del
mercurio.
(a) Exprese el punto de fusión y el punto de ebullición normal del agua en o M.
(b) ¿A cuántos grados Celsius corresponde un cambio de temperatura de 1.00 Mo ?
2. (1.0 punto) Una tetera eléctrica funciona con una resistencia eléctrica sumergida dentro del
agua que se calienta cuando la tetera está encendida. Suponga que la resistencia disipa una
potencia 250 W, y la tetera está llena con 0.80 l de agua.
(a) ¿Cuanto calor se necesita para elevar la temperatura del agua de 10 o C a 60 o C?
(b) ¿Cuánto tiempo se requiere para calentar ası́ el agua?
3. (0.6 puntos) En un termo se guardan 100 g de agua caliente a 75.0 o C, que se quiere enfriar.
Se mezclan 150 kg de agua lı́quida frı́a a 0 o C. Determinar la temperatura final de la mezcla.
4. (1.0 punto) En un termo se guardan 100 g de agua caliente a 75.0 o C, que se quiere enfriar.
Se mezclan 150 kg de hielo a 0 o C. Determinar la temperatura final de la mezcla. Indicar
cuanta masa de hielo y cuanta masa de agua liquida hay en el estado final.
1
5. (1.4 puntos) Un gas ideal monoatómico pasa por los procesos representados en la figura.
p
C
D
3.0 atm
2.0 atm
1.0 atm
B
A
V
0
2.0 litros
4.0 litros
8.0 litros
(a) ¿Cómo se comparan las temperaturas de los estados A, B, C, y D? Ordenar de mayor a
menor las temperaturas. Justificar su respuesta.
(b) Para cada proceso (A → B, B → C y C → D) calcular el trabajo hecho por el gas, la
variación de la energı́a interna del gas y deducir el calor que recibe el gas.
2