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LABORATORIO DE FÍSICAFÍSICA MCN & MCTCORRECCIÓN DE LA PRUEBACONJUNTA

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS

ASIGNATURA: Física II

CARRERA:Mecatrónica NRC: 1161

Corrección de Prueba Conjunta

PROFESOR:Guillermo Méndez

INTEGRANTES:

Velasco Gabriel

FECHA DE ENTREGA: 13 de Octubre 2013

SANGOLQUI-ECUADOR

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1. (Conceptos-definiciones termodinámicas) Desarrolle el siguiente crucigrama: [0.25 pto c/u]

VERTICAL:1 Cuando un sistema termodinámico puede intercambiar energía pero no materia con elexterior.

2 Medida cuantificante del estado de agitación interna de los electrones de un sistema.

4 La magnitud vectorial que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa.

5 La cantidad de calor que hay que añadir o extraer a un sistema para cambiar su temperaturaen un grado centígrado.

7 Magnitud física que indica el estado de agitación de los electrones dentro de un sistema,cuya tendencia es migrar(vibrar) hacia estados energéticos bajos.

8 La diferencia entre la más baja temperatura y la alta que tiene un sistema es un potencialde tipo...

9 Mecanismo de transferencia de energía por medio del contacto de dos sistemas que estána diferente temperatura.

13 Características de los sistemas al no mantener sus propiedades en todos los puntos.

2


16 Energía que permite que un sistema cambie de estado de agregación.

22 Magnitud física cuyas dimensiones son [L2/T 2/t].

23 Escala absoluta de la temperatura en el sistema imperial.

HORIZONTAL3 Aquella que NO depende de la masa o tamaño del sistema.

6 Energía que permite que un sistema cambie de temperatura.

9 Mecanismo de transferencia de energía entre un sólido y un fluido en movimiento.

11 Aquella que depende de la masa o tamaño del sistema.

12 La energía disponible para realizar trabajo.

13 La energía no disponible o perdida.

14 Mecanismo de transferencia de energía por medio de las OEM.

15 La cantidad de calor que hay que añadir o extraer a un gramo de sustancia para cambiarsu temperatura en un grado centigrado.

17 Proceso termodinámico que ocurre sin cambio de energía entre sistemas y alrededores.

18 Proceso termodinámico que ocurre a la misma presión.

19 Proceso termodinámico que ocurre sin cambio de volumen.

20 Ciclo termodinámico en al cual el sistema regresa a su estado termodinámico inicial

21 Dos objetos de diferente material tienen igual masa y temperatura. Al añadirles igualcantidad de calor, la temperatura final de cada uno puede ser diferente ya que tienen diferentesu...

24 Cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico.

25 Magnitud física cuyas dimensiones son [L3 −M − I].

26 Banda cuyo espesor es 1.6E-19[m].

27 Banda en al que es posible encontrar los electrones de la última capa en un átomo

28 La cantidad de calor que hay que añadir o extraer a la unidad másica de un sistema paracambiar su temperatura en un grado centígrado

29 Banda hacia donde tienden a migrar los electrones (vibraciones)

2. (Dilatación térmica)[1.25 pts] Un cilindro hueco de aluminio de 20.00[cm] de profundi-dad tiene una capacidad interna de 2.00[L] a 20.00[oC]. Se llena por completo con tre-mentina y luego se calienta a fuego lento a 80.00[oC]. (coef. dilatación volumétrica de latrementina=9,0104E − 5[oC]−1

a) Cuanta trementina se desborda?

α = 2,4E − 5[oC−1]

β = 7,2E − 5[oC−1]

∆Vcilindro = 7,2E − 5 ∗ 60 ∗ 2 = 8,64E − 3[L]

3


∆Vtrementina = 9,0104E − 4 ∗ 60 ∗ 2 = 0,1081[L]

Vderramado = 0,1081 − 0,00864

Vderramado = 0,09946[L]

b) Si después el cilindro se enfría otra vez a 20.00[oC]. ¿A qué distancia del borde del cilindroretrocede la superficie de la trementina?

V = π ∗ r2 ∗ h2000[cm3] = π ∗ r2 ∗ 20[cm]

r = 5,64[cm]

Vtrementina = 2 − 0,09946 = 1,90054[L] = 1900,54[cm3]

V = π ∗ r2 ∗ h1900,54[cm3] = π ∗ (5,64)2 ∗ hh = 19,0181[cm]

∆h = 20 − 19,0181

∆h = 0,98[cm]

3. (Mecanismos de transferencia de calor)[1.5 pto] Una plancha de 1000[W], reposa sobreuna tabla de planchar. Se desea determinar la temperatura de la base si el coeficiente deconvección entre la base de la plancha y el ambiente es h=35[W/m2oC], la emisividad es de0.60 y el ambiente tiene una temperatura de 20[oC]. El área es 0.20[m2]

P = h ∗ A ∗ (Tf − To) + σAξ(Tf4 − To

4)

σξTf4 + hTf = σξT0

4 + hTo + PA

3,402 ∗ 10−8Tf4 + 35Tf = 5,4432 ∗ 10−3 + 700 + 5000

Tf = 162,185[oC]

4. (Transformación energía entre sistemas)[1.50 pto] Un joven estudiante de 100[kg] decideperder 5[kg] mediante el ejercicio sin reducir su consumo de 3000.00 calorías diarias. Enlugar de ello comienza a nadar, a trotar, a bailar rápido y andar en bicicleta por una horadiaria cada actividad. Duerme y o se relaja el resto del día. El número de días que tomarápara que este estudiante para perder 5[kg].

4


El consumo de energía promedio: Nadar: 860.00[cal/h], Trotar 540.00[cal/h], Baile rápido600.00[cal/h], Ciclismo: 639.00[cal/h], Metabolismo basal: 72.00[cal/h], tabulados para unapersona de 68[kg]. Además 1[kg] grasa corporal contiene 33100.00[kJ].

Q = −860 − 540 − 600 − 639 − 72 ∗ 20 = −4079[Cal]

−4079[Cal] −−−−68[kg]

x−−−−−−−−−−−−− 100[kg]

x = −5998,52[Cal]

Qpor−da = 3000 − 5998,52 = −2998,52[Cal/da]

Qcorporal = 33100 ∗ 5 = 165500[kJ ] = 39538,44[Cal]

39538,44[Cal] −−−−−−−−1[da]

2998,52[Cal] −−−−−−−−− x

x = 13,18[dias]

Tardará 13.18 días para bajar 5 kg

5. (gases ideales)[1.50 pto] Dos tanques rígidos conectados por una válvula entre sí contienenaire en condiciones especificadas. Considere el aire como un gas ideal, la constante de aire degas es R=0.287[kPa−m3/kg− oK]. La temperatura de equilibrio es 22.00[oC]. Determinar

a) El volumen del segundo tanque

b) la presión de equilibrio final cuando se abre la válvula.

PV = mRT

500[kPa] ∗ 1[m3] = m1 ∗ 0,287[kPa−m3/kg − oK] ∗ (25 + 273)[oK]

m1 = 5,84[kg]

200[kPa] ∗ V = 5[kg] ∗ 0,287[kPa−m3/kg − oK] ∗ (35 + 273)[oK]

V2 = 2,21[m3]

V = V1 + V2 = 2,21 + 1 = 3,21[m3]

m = m1 +m2 = 5 + 5,84 = 10,84[kg]

P = 10,84[kg]∗0,287[kPa−m3/kg−oK]∗(22+273)[oK]3,21[m3]

P = 285,90[kPa]

5


6. (Propiedades intensivas de sistema termodinámico)[1.50 pto] Un refrigerante(sustancia pu-ra) R134a llena un recipiente rígido de 0.1450[m3], a una temperatura de -40.00[oC] Luegose lo calienta al recipiente hasta que la presión es de 200.00[kPa].Determine:

a) la presión inicial del gas

b) la temperatura final

c) Represente en un diagrama P-V

V = m(Vg − Vf )

m = VVg−Vf

m = 0,14500,3601

m = 0,4026

v = Vm

= 0,14500,4026

= 0,3602[m2/kg]

a) P = RTv

= 0,287(233)0,3602

P = 185,65[kPa]

b) T = PvR

= 200(0,3602)0,287

T = 251[oK]

7. (Primera ley de la termodinámica)[1.50 pto] Se tiene un gas ideal, tiene un proceso termo-dinámico como se indica en la figura de A hacia B, el proceso es adiabático, de B a C esisobárico con 100[kJ] de energía que entran al sistema por calor. De C a D es isotérmico.De D a A es isobárico xon salida de calor en 150[kJ], Determine la diferencia de la energíainterna

WBC = −PB(VC − VB) = −3,00[atm](0,400 − 0,090)[m3])

WBC = −94,2[kJ ]

∆Eint = Q+W

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EintC − EintB = (100 − 94,2)[kJ ] = 5,79[kJ ]

EintD − EintC = 0

WDA = −PD(VA − VD) = −1,00[atm](0,200 − 1,20)[m3] = 101[kJ ]

EintA − EintD = (−150 + 101)[kJ ] = −48,7[kJ ]

EintB − EintA = −[(EintC − EintB) + (EintD − EintC) + (EintA − EintD)]

EintB − EintA = −(5,79 − 48,7)[kJ ]

EintB − EintA = 42,9[kJ ]

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