Fsica 2 para Ingeniera BAIN 043 Prueba Parcial 3 Noviembre 2013

Nombre:______________________________________RUT: __________________________Grupo:_____

NOTA: Dispone de 90 minutos para realizar la prueba, la prueba consta de 50puntos y tiene una exigencia de 60%, es decir con 30 puntos obtiene una nota4,0. Responder con lpiz pasta.Utilizar g=10m /s2 ;

Seleccin mltiple (se corregirn slo las respuestas escritas en la tablade respuestas) (3 puntos c/u) Tabla de respuestas:

1. El experimento de Joule sirve para: a) Calentar una taza de caf b) Determinar cuantos Joules son una calora c) Encontrar el coeficiente de dilatacin del agua d) Conocer la energa cintica del agua.e) Ninguna de las anteriores

2. Es afirmativo que... I Cuando se le agrega calor a una sustancia Q y T son positivos. II Cuando se le quita calor a una sustancia Q es negativos y la temperatura disminuye. III Cuando ocurre un cambio de fase aumenta la temperatura.

a) Solo I b) Solo II c) Solo III d) I y II e) Ninguna de las anteriores.

3.- Al entregarle calor a una sustancia, cul de las siguientes afirmaciones es siempre correcta a) Aumentar su temperatura b) Se producir un cambio de fase c) aumentar su volumen d) Aumentar su temperatura slo si no se produce un cambio de estado e) Ninguna de las anteriores

Sel. Mltiple

Pregunta

Problema 1

Problema 2

Total

Pregunta 1 2 3 4 5

Respuesta e ab d d

4. Cual de las siguientes afirmaciones es o son correctas: I Conduccin Trmica: es el proceso que se produce por contacto trmico entre dos o ms cuerpos II Radiacin Trmica: es el proceso por el cual se transmite calor a travs de ondas electromagnticas III Conveccin trmica: es el proceso de movimiento de volmenes de fluidos de menor temperaturaa mayor temperatura a) solo I b) solo II c) solo III d) I y II e) I, II y III

5. Un recipiente cilndrico de aluminio de capacidad 0.5 l a 7C est completamente lleno de gasolina,luego se calienta a 20 C, Cunta gasolina se derrama? ( al=24x10

6C1 ; g=9,6 x104C1 )

a) 5,77 x103lb) 4,68 x104 lc) 3,55 x103ld) 6,08 x103le) Ninguna de las anteriores

Pregunta: (5 puntos) Explique en a lo ms 2 lneas El principio cero de la termodinmica.

Equilibrio Trmico

aire=1,25 kg /m3 agua=1g/cm

3 cagua=4186 J / kgC chielo=2090 J /kgCcvapor=2010 J /kgC L f , s=333,9 kJ / kg Le ,c=2257 kJ /kg =5,67 x10

8W /m2 K 4

Exprese sus resultados con sus respectivas unidades de medida S.I.

Problema 1 (10puntos) En un recipiente con masa despreciable, se agrega 0.150 kg de hielo a 0.0C y 0.0950 kg de vapor deagua a 100C a 0.200 kg de agua a 50.0C. a) Si no se pierde calor al entorno y la presin en elrecipiente se mantiene en 1 atm, qu temperatura final alcanza el sistema?. b) a la temperatura finalcuntos kilogramos hay de hielo, cuantos de agua lquida y cuntos de vapor de agua?

a) Busquemos temperatura entre 0C y 100C

Q f +Q hf+QaQ v+Qvc=0mh L f +mh ca(T f0)+ma ca(T f50)mv Lc+mvca(T f100)=0

T f=mh L f +ma ca(50)+mv Lc+mvca(100)

mh ca+ma ca+mv caT f=132C esto implica que la temperatura es 0C 100C, veamos cuanta energa se necesita

para fusionar el hielo y luego elevar su temperatura,Q1=mL f+mca100=112,9 x10

3 Jahora cuantifiquemos cuanta energa se requiere para elevar la temperatura del aguaQ2=mca50=41,8 x10

3 Jpor otro lado analizamos cuanta energa entrega el vapor de agua al condensarse Q=mLc=214,4 x10

3 J

Por lo tanto la cantidad que entrega el vapor de agua es suficiente para los procesos 1 y 2, de estoconcluimos que la temperatura final del sistema es de 100C.

b) mv=112,9 x103+41,8 x103

2257x103=0,069kg la masa de vapor es 0,0950-0,069=0,026 kg

masa de agua =0419 kg

Problema 2 (15 puntos)En su paseo a la montaa por el fin de semana, donde la temperatura exterior es -5C, usted decidellevar un termo con agua caliente a 90C para beber caf. Su termo es un cilindro cuyo manto y baseest fabricado por 2 capas: vidrio de espesor 2 mm (k=0.8 W/mC) y madera de 0,5 cm de espesor(k=0.08 W/mC). La tapa es un crculo de madera de espesor 2 cm. El termo tiene dimensiones de 30cm de largo y 10 cm de dimetro. A qu temperatura beber usted el caf una hora ms tarde dehaber llenado el termo? (Considere que todas las capas del manto del cilindro tienen igual rea y elcaf como agua).

La temperatura del caf esta relacionada con la energa que cede al termo, as:

Q=HtmcT=Ht

T=Htmc

H: flujo de calor netot: tiempom, c: masa de cantidad de caf, calor especfico del agua (respectivamente).

H=H m+H t

H m=(2 rh+ r 2)(T cT f )

l v /k v+ lm/km; H t=

km r2(T cT f )lm

H=345,3 W

T=31,5C as T f=59 C

Problema 3 (5 puntos)La mxima cantidad de radiacin que llega a la Tierra proveniente del sol es de 324W /m2 , sabiendoesto, calcule la potencia de radiacin superficial que emite Ud. y calcule la potencia de radiacinsuperficial neta para Ud. si la temperatura promedio de su piel es de 30 C con = 0.97.

potencia de radiacin para ud:

HA= eT 4=463,6W /m2

potencia neta

HA=136,6W /m2 , el signo indica que Ud esta cediendo ms energa que la que recibida.