Ejercicios sobre la primera ley de la termodinámica
Contenido
1. Describe la foto de la tetera del principio de esta sección en términos de transferencia de calor, trabajo realizado y energía interna. ¿Cómo se transfiere el calor? ¿Cuál es el trabajo realizado y qué lo hace? ¿Cómo mantiene la tetera su energía interna?
3. La transferencia de calor \N y el trabajo realizado \N son siempre energía en tránsito, mientras que la energía interna \N es la energía almacenada en un sistema. Pon un ejemplo de cada tipo de energía, e indica específicamente cómo está en tránsito o reside en un sistema.
8. Se ha invertido mucho esfuerzo, tiempo y dinero en la búsqueda de la llamada máquina de movimiento perpetuo, que se define como una máquina hipotética que funciona o produce trabajo útil indefinidamente y/o una máquina hipotética que produce más trabajo o energía de la que consume. Explique, en términos de motores térmicos y de la primera ley de la termodinámica, por qué es probable o no que se construya tal máquina.
12. La temperatura de un gas en rápida expansión disminuye. Explique por qué en términos de la primera ley de la termodinámica. (Sugerencia: considere si el gas realiza trabajo y si la transferencia de calor se produce rápidamente en el gas a través de la conducción).
2000 problemas resueltos de termodinámica pdf
Para entender y realizar cualquier tipo de cálculo termodinámico, primero debemos entender las leyes y conceptos fundamentales de la termodinámica. Por ejemplo, el trabajo y el calor son conceptos interrelacionados. El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas y no es igual a la energía térmica. El trabajo es la fuerza utilizada para transferir energía entre un sistema y su entorno y es necesario para crear calor y transferir energía térmica. Tanto el trabajo como el calor permiten que los sistemas intercambien energía. La relación entre ambos conceptos puede analizarse a través del tema de la Termodinámica, que es el estudio científico de la interacción del calor y otros tipos de energía.
Para entender la relación entre el trabajo y el calor, es necesario comprender un tercer factor de unión: el cambio de energía interna. La energía no puede crearse ni destruirse, pero puede convertirse o transferirse. La energía interna se refiere a toda la energía dentro de un sistema determinado, incluyendo la energía cinética de las moléculas y la energía almacenada en todos los enlaces químicos entre las moléculas. Con las interacciones del calor, el trabajo y la energía interna, hay transferencias y conversiones de energía cada vez que se produce un cambio en un sistema. Sin embargo, durante estas transferencias no se crea ni se pierde energía neta.
Ejemplos de problemas de termodinámica con soluciones pdf
Un sistema hace 1,80×108 J1,80×108 J tamaño 12{1 «.» «80»‘»10″ rSup { tamaño 8{8} } » J»} {} de trabajo mientras que 7,50×108 J7,50×108 J tamaño 12{7 «.» «50»‘»10″ rSup { tamaño 8{8} } » J»} {} de transferencia de calor al entorno. ¿Cuál es el cambio en la energía interna del sistema suponiendo que no hay otros cambios (como en la temperatura o por la adición de combustible)?
¿Cuál es el cambio en la energía interna de un sistema que hace 4,50×105 J4,50×105 J tamaño 12{4 «.» «50»‘»10″ rSup { tamaño 8{5} } » J»} {} de trabajo mientras que 3,00×106 J3,00×106 J tamaño 12{3 «.» «00»‘»10″ rSup { tamaño 8{6} } » J»} {} de transferencia de calor al sistema, y 8,00×106 J8,00×106 J tamaño 12{8 «.» «00»‘»10″ rSup { tamaño 8{6} } } » J»} {} de transferencia de calor al medio ambiente?
Supongamos que una mujer realiza 500 J de trabajo y que en el proceso se producen 9500 J de transferencia de calor al medio ambiente. (a) ¿Cuál es la disminución de su energía interna, suponiendo que no hay cambio de temperatura ni consumo de alimentos? (Es decir, no hay ninguna otra transferencia de energía.) (b) ¿Cuál es su eficiencia?
Problemas y soluciones de termodinámica en ingeniería pdf
Un recipiente contiene una mezcla de tres gases que no reaccionan: n1 moles del primer gas con calor específico molar a volumen constante C1, y así sucesivamente. Encuentre el calor específico molar a volumen constante de la mezcla, en términos de los calores específicos molares y las cantidades de los tres gases por separado.
Un termómetro de masa 0,055 kg y capacidad calorífica 46,1 J/K marca 15,0°C. A continuación, se sumerge completamente en 0,300 kg de agua y alcanza la misma temperatura final que el agua. Si el termómetro marca 44,4°C, ¿cuál era la temperatura del agua antes de introducir el termómetro, sin tener en cuenta otras pérdidas de calor?
De acuerdo con la ley de conservación de la energía, para un sistema termodinámico, en el que la interna es el único tipo de energía que puede tener el sistema, la ley de conservación de la energía puede expresarse como
Para obtener la temperatura del agua antes de la inserción Ti del termómetro, sustituir 0,3 kg por mw, 4190 J/kg.m por cw, 44,4 ° C por Tf, 46,1 J/K por Ct y 29,4 ° C por ΔTt en la ecuación Ti = (mwcw Tf + CtΔTt )/ mwcw,
