Calor y Termodinámica (Unidad 4) Ejercicios

[Manuela]

Hola buenas tardes! Estuve haciendo exámenes libres y tengo algunas dudas sobre ejercicios...
1- Una maquina térmica absorbe 2000j en forma de calor de una fuente que se encuentra a 800k y efectúa un trabajo de 500j. Designando T2 a la temperatura de la fuente fría, cual de las siguientes opciones es la única posible para una maquina térmica como la descripta: a- T2 a 700k y la maquina es irreversible. b- T2 a 620k y la maquina es irreversible. c- T2 a 300k y la maquina es reversible. d- T2 a 400k y la maquina es reversible. e- T2 a 100k y la maquina es irreversible. f- T2 a 800k y la maquina es reversible. La opción correcta es la e pero no me da ese resultado y lo que hice fue sacar el rendimiento haciendo: L/Q1 y después con la formula de rendimiento máximo sacar la temperatura 2 pero no da...
2- Dos cargas eléctricas de 4uc y -2uc están fijas y separadas por una distancia de 10cm. ¿En que región hay un punto en el que es nulo el campo eléctrico producido por estas cargas? a-en el punto medio entre ambas cargas. b-entre las cargas mas cerca de la carga positiva. c- entre las cargas mas ceca de la negativa. d- fuera del segmento entre las cargas, del lado de la positiva. e- fuera del segmento de las cargas, del lado de la negativa. f- sobre la perpendicular que pasa por el punto medio del segmento que une ambas cargas. Este ejercicio no lo entendi muy bien, no se si la palabra nulo se refiere a cuando es cero o a otra cosa.
3-Un cable constatan(resistividad 49x10-8) de 0.5 de longitud y 1mm de radio sumergido en agua se conecta a una fuente de 20v. En esas condiciones evapora completamente(lv=540cal/g) una masa de agua liquida inicialmente a 80°C en 10 minutos. La masa M de agua evaporada es aproximadamente: la respuesta correcta es 1.10kg<M<1.5kg. Con este ejercicio lo que me paso es que esta todo muy mezclado y hay varios datos. Se puede sacar la potencia con la resistividad y el voltaje y y luego con el tiempo el calor y asi la masa. Pero da un valor alto (aunque haya que dividirlo por 1000 es alto igual) queria saber si estoy en lo correcto o que me recomienda hacer. Desde ya muchas gracias por su atencion, si ayudarme con los tres no puede no hay problema, me puede ayudar con los que usted crea que mas me van a servir. Saludos!!

[miriamlaura]

Hola Manuela,

Te dejo ayudas para los tres ejercicios:

1. Primer ejercicio. El tema es que con esos datos, la idea NO es "calcular" T2, porque hay INFINITAS POSIBILIDADES para T2. Vos sacaste T2 con el rendimiento máximo... es decir que ya PRESUPUSISTE que la máquina es reversible, pero NO tiene por qué ser reversible.

La idea del problema, decía, no es "calcular" T2, sino decidir CUAL DE LAS 6 OPCIONES PODRIA SER (repito, hay miles más que podrían ser)... de las 6 que dan, sólo una es posible.

El valor que calculaste de T2, es el MAXIMO valor posible, es decir: cualquier T2 MENOR que ese valor es posible (pensá por qué... sale si trabajás con la DESIGUALDAD de: rendimiento < rendimiento máximo ).

¿Cuánto te dio ese valor LIMITE de T2? Si querés pegá acá tu cálculo y lo chequeo.

2. "Nulo" quiere decir, justamente, CERO. Te preguntan en cuál de los 6 puntos que mencionan, el campo eléctrico TOTAL es cero. Para eso, imaginá, en CADA uno de los puntos que dan, que hubiera una carga (imaginátela positiva, así es más fácil, no cambia la respuesta)... fijáte hacia dónde iría la fuerza que cada carga hace sobre la carga imaginaria... para que el campo total sea cero, deberían compensarse: la fuerza que la carga 1 hace sobre la imaginaria, y la fuerza que la carga 2 hace sobre la imaginaria... podrías expresar esas fuerzas y plantear la igualdad (la igualdad de las fuerzas, en valor absoluto, ya que tienen que compensarse).

3. En este ejercicio, con el dato de la masa evaporada podés sacar el calor que recibió la masa... pero OJO, no hay que contar sólo la evaporación, sino que tenés que contar primero que la masa va de 80°C a 100°C...y luego evaporarla. Ahí expresás todo el calor que recibió la masa, y dividido los 10 min te da la POTENCIA CALORICA que recibió. Debería quedar así:

Potencia = [ M . 1 cal/(g°C) . (100°C - 80°C) + 540 cal/g . M ] / 10 minutos

(M sale de factor común)

Suponiendo que toda esa potencia le llegó DEL CABLE, entonces se puede igualar:

Potencia calórica que recibió la masa de agua = Potencia DISIPARA por el cable = DeltaV^2/ R

y la resistencia del cable la calculás con los datos del cable.

No hice las cuentas, pero te diría que revises: si pasaste las calorías que figuran en los calores específico y latente, a JOULE, y los gramos a kg, ya que eso es necesario para que te queden las unidades correctamente. ---> o sea que al final te quedaría la masa en kg.

Avisáme si necesitás más ayuda; en un rato espero conectarme aunque sea unos minutos.

Saludos,
Miriam

[Manuela]

Hola Manuela,

Te dejo ayudas para los tres ejercicios:

1. Primer ejercicio. El tema es que con esos datos, la idea NO es "calcular" T2, porque hay INFINITAS POSIBILIDADES para T2. Vos sacaste T2 con el rendimiento máximo... es decir que ya PRESUPUSISTE que la máquina es reversible, pero NO tiene por qué ser reversible.

La idea del problema, decía, no es "calcular" T2, sino decidir CUAL DE LAS 6 OPCIONES PODRIA SER (repito, hay miles más que podrían ser)... de las 6 que dan, sólo una es posible.

El valor que calculaste de T2, es el MAXIMO valor posible, es decir: cualquier T2 MENOR que ese valor es posible (pensá por qué... sale si trabajás con la DESIGUALDAD de: rendimiento < rendimiento máximo ).

¿Cuánto te dio ese valor LIMITE de T2? Si querés pegá acá tu cálculo y lo chequeo.

2. "Nulo" quiere decir, justamente, CERO. Te preguntan en cuál de los 6 puntos que mencionan, el campo eléctrico TOTAL es cero. Para eso, imaginá, en CADA uno de los puntos que dan, que hubiera una carga (imaginátela positiva, así es más fácil, no cambia la respuesta)... fijáte hacia dónde iría la fuerza que cada carga hace sobre la carga imaginaria... para que el campo total sea cero, deberían compensarse: la fuerza que la carga 1 hace sobre la imaginaria, y la fuerza que la carga 2 hace sobre la imaginaria... podrías expresar esas fuerzas y plantear la igualdad (la igualdad de las fuerzas, en valor absoluto, ya que tienen que compensarse).

3. En este ejercicio, con el dato de la masa evaporada podés sacar el calor que recibió la masa... pero OJO, no hay que contar sólo la evaporación, sino que tenés que contar primero que la masa va de 80°C a 100°C...y luego evaporarla. Ahí expresás todo el calor que recibió la masa, y dividido los 10 min te da la POTENCIA CALORICA que recibió. Debería quedar así:

Potencia = [ M . 1 cal/(g°C) . (100°C - 80°C) + 540 cal/g . M ] / 10 minutos

(M sale de factor común)

Suponiendo que toda esa potencia le llegó DEL CABLE, entonces se puede igualar:

Potencia calórica que recibió la masa de agua = Potencia DISIPARA por el cable = DeltaV^2/ R

y la resistencia del cable la calculás con los datos del cable.

No hice las cuentas, pero te diría que revises: si pasaste las calorías que figuran en los calores específico y latente, a JOULE, y los gramos a kg, ya que eso es necesario para que te queden las unidades correctamente. ---> o sea que al final te quedaría la masa en kg.

Avisáme si necesitás más ayuda; en un rato espero conectarme aunque sea unos minutos.

Saludos,
Miriam

Hola!! Muchísimas gracias me salio!! ?