ejericios termodinamica mmm

8/17/2019 Ejericios Termodinamica Mmm

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Expansión irrestricta de aguaUn recipiente rígido está dividido en dos partes iguales por una separación.Al inicio, un lado del recipiente contiene 5 kg de agua a 200 kPa y 25 °C,

ientras el otro se !alla al vacío. "e retira la separación y el agua se e#pandeen todo el recipiente, con lo $ue el agua interca %ia calor con sus alrededores!asta $ue la te peratura en el recipiente vuelve al valor inicial de 25 °C.&eter ine a ' el volu en del recipiente, b ' la presión (nal y c ' la trans)erenciade calor para este proceso.


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Solución

4-47C Puede ser. La diferencia de temperatura tanto en la escala de la K y ° C esel mismo4-4 C Puede ser utili!ado para cual"uier tipo de proceso de un gas ideal.4-4#C Puede ser utili!ado para cual"uier tipo de proceso de un gas ideal.4-$%C &uy cerca' pero no. (e)ido a "ue la transferencia de calor durante esteproceso es * + mcp, ' y cp ar/a con la temperatura.


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4-$0C La energ/a re"uerida es mcp, ' "ue ser1 el mismo en am)os casos. Estoes por"ue el cp de un gas ideal no ar/a con la presión4-$2C La energ/a re"uerida es mcp, ' "ue ser1 el mismo en am)os casos. Esto espor"ue el cp de un gas ideal no ar/a con el olumen.

4-$3C &odelado tanto gases como gases ideales con calores espec/ cosconstantes' "ue tienen

(esde am)os gases se someten al mismo cam)io de temperatura' el gas con lamayor c experimentar1 el mayor cam)io en la energ/a interna. (el mismo modo'el gas con el mayor cp tendr1 el mayor cam)io de entalp/a. La inspección de la

a)la 5-2a indica "ue el aire a a experimentar el mayor cam)io en am)os casos.

4-$4 El resultado deseado se o)tiene multiplicando la primera relación de la masamolar &'

4-$$ El cam)io de entalp/a de ox/geno 6a de ser determinado por dos casos decam)ios de temperatura especi cados.Supuestos En condiciones espec/ cas' el ox/geno se comporta como un gasideal.Propiedades El calor espec/ co a presión constante de ox/geno a temperaturaam)iente es cp + %.#0 89 : 8g ; K < a)la 5-2a=.5n1lisis El uso del calor espec/ co a presión constante

Si utili!amos el mismo alor de calor espec/ co temperatura am)iente' el cam)iode entalp/a ser1 el mismo para el segundo caso. Sin em)argo' si tenemos encuenta la ariación del calor espec/ co con la temperatura y el uso de los aloresde calor espec/ co de la a)la 5-2)' tenemos cp + %.#$> 89 : 8g ; K a 07$ ° C


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5n1lisis En la entrada del compresor' el olumen espec/ co es

(el mismo modo' a la salida del compresor'

El cam)io en el olumen espec/ co causado por el compresor es

4-$7 Los cam)ios de energ/a interna total para neón y argón se 6an dedeterminar para un cam)io de temperatura dado.

Supuestos en condiciones especi cadas' neón y argón se comporta como un gas

ideal.Propiedades Los calores espec/ cos de olumen constante de neón y argón son%'>07# 89 : 8g ; K y %'3022 89 : 8g ; K' respecti amente < a)la 5-2a=.5n1lisis Los cam)ios totales de energ/a internos est1n

ema especial Sistemas )iológicos4-#7C *+u es eta%olis o- *+u es tasa eta%ólica%asal- *Cuál es el valor de la tasa eta%ólica %asal para un!o %re pro edio-

D 5= El meta)olismo se re ere a la acti idad "u/mica en las c lulas asociadas conla "uema de alimentos. La tasa meta)ólica )asal es la tasa de meta)olismo deuna persona en reposo' "ue es 4 para un 6om)re medio.

4-# C * s el contenido de energía eta%oli/a%le de un ali entoigual a la energía desprendida cuando se $ue a en una%o %a calori trica- "i no es así, *en $u di(eren-

D 5= Los alimentos "ue comemos no se meta)oli!a completamente en el cuerpo6umano. La fracción del contenido de energ/a meta)oli!a)le son el #$'$A de6idratos de car)ono' 77'$A de prote/nas' y el #7'7A para las grasas. Por lo tanto'el contenido de energ/a meta)oli!a)le de un alimento no es la misma "ue laenerg/a li)erada cuando se "uema en un calor/metro de )om)a

4-##C * s una consideración i portante la cantidad de pro%a%lesocupantes, para dise ar los siste as de cale)acción yen)ria iento de los salones de clase- #pli$ue por $u .


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D 5= S/. Cada cuerpo rec6a!a el calor generado durante el meta)olismo' y por lotanto sir e como una fuente de calor. Para un 6om)re adulto promedio "ue oscilaentre 4 en reposo de m1s de 0%%% durante la acti idad f/sica pesada. Lasaulas est1n diseFadas para un gran nGmero de ocupantes' y por lo tanto el calortotal disipada por los ocupantes de)en ser considerados en el diseFo de sistemasde calefacción y refrigeración de las aulas.

4-0%%C *+u piensa usted acerca de un progra a diet tico$ue per ite ingerir cantidades generosas de pan y arro/, sie pre$ue no se les agregue ante$uilla o argarina-

D 5= 0 8g de grasa natural contiene casi eces la energ/a meta)oli!a)le de 0 8gde car)o6idratos naturales. Por lo tanto' una persona "ue llena su estómago conlos 6idratos de car)ono a a satisfacer su 6am)re sin consumir demasiadascalor/as.

4-0%0 1 agine dos recintos id nticos, uno con un calentadorde resistencia el ctrica de 2 k , y el otro con tres pare3as $ue%ailan velo/ ente. * n cuál de ellos au enta la te peraturadel aire con ás rapide/-

D 5= Seis personas son )aile mo ido en una 6a)itación' y 6ay un calentador deresistencia en otra 6a)itación id ntica. La 6a)itación "ue se calientan m1s r1pidose a a determinar.

Supuestos 0 Las 6a)itaciones son id nticas en todos los dem1s aspectos. 2 Lamitad del calor disipado por la gente est1 en forma sensi)le. 3 Las personas sonde tamaFo medio.Propiedades Hna persona promedio )aile mo ido disipa >%% Cal : 6 de energ/a


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5n1lisis Hna persona de % 8g "ue trota %'$ 6oras al d/a con recodo 6a)r1 untotal de 0$ 6oras al mes' y consumir1

ás calorías $ue la persona ve la televisión. l contenido de energía eta%oli/a%le de 9 kg de grasa es66.900 k;. Por lo tanto, la di)erencia de peso entre estas dos personas en 9< es será

4-0%3 Una u3er pesa = kg, y $uiere andar en %icicletadurante una !ora. "i va a satis)acer todas sus necesidadesenerg ticas ientras está en la %icicleta co iendo %arras dec!ocolate de 60 g, deter ine cuántas %arras necesita llevar

con ella.

D 5= Hna muIer andar en )icicleta es para satisfacer sus necesidadesenerg ticas enteras por el consumo de 3% g )arras de caramelo. El nGmero de)arras de dulce "ue necesita comer para )icicleta durante 0 6 se a a determinar.

Supuestos La muIer cumple con sus necesidades de calor/as enteras de las)arras de caramelo al iaIar en )icicleta.

Propiedades Hna persona promedio de > 8g consume >3# Cal : 6' mientras "ueel montar en )icicleta' y el contenido de energ/a de un 2%-g )arra de c6ocolate esde 0%$ Cal < a)las 4-0 y 4-2=.

omando nota de "ue el an1lisis a 2% g )arra de c6ocolate contiene 0%$ calor/asde energ/a meta)oli!a)le' a 3% g )arra de c6ocolate contendr1

de energía. "i esta u3er es para satis)acer sus necesidades energ ticas enteras co iendo%arras de 60 g de cara elo, ella tendrá $ue

4-0%4 Una persona de >5 kg cede a la tentación, e ingieretoda una ca3a con 9 ? de !elado. *Cuánto tie po de%e trotaresa persona para $ue ar las calorías $ue consu ió en el!elado- Respuesta: 9. 5 !

D 5= 6om)re de 7$ 8g come de 0 litro de 6elado. La cantidad de tiempo "ueeste 6om)re tiene "ue correr para "uemar estas calor/as se a a determinar.


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Supuestos El 6om)re se encuentra con sus necesidades de calor/as enteras del6elado' salir a correr.

Propiedades Hna persona promedio de > 8g consume $4% Cal : 6' salir a correr'y el contenido de energ/a de un 0%% ml de crema de 6ielo es de 00% Cal < a)las 4-0 y 4-2=.

5n1lisis La tasa de consumo de energ/a de una persona de $$ 8g' mientras "uetrotar es

omando nota de "ue una porción de 0%% ml de 6elado tiene 00% Llamada deenerg/a meta)oli!a)le' una caIa de 0 litro de 6elado tendr1 00%% calor/as. Por lotanto' se necesitar1

de trotar para $ue ar las calorías del !elado.4-0%$ Un !o %re tiene 20 kg de grasa corporal cuandoco ien/a una !uelga de !a %re. &eter ine cuánto tie popuede vivir sólo consu iendo su grasa.

D 5= Hn 6om)re con 2% 8g de grasa corporal a en una 6uelga de 6am)re. ElnGmero de d/as "ue este 6om)re puede so)re i ir en la grasa corporal solo se aa determinar.

Supuestos 0 La persona es un 6om)re promedio "ue permanece en posición dedescanso en todo momento. 2 El 6om)re se encuentra con todas sus necesidadesde calor/as de la grasa corporal por s/ sola.

Propiedades El contenido de energ/a meta)oli!a)le de la grasa es 33.0%% cal :8g. Hna persona promedio en reposo "uema calor/as a un ritmo de 72 Cal : 6< a)la 4-2=.

5n1lisis El contenido de energ/a meta)oli!a)le de 2% 8g de grasa corporal es

7o ando nota de $ue una porción de 900 l de !elado tiene 990 ?la ada de energíaeta%oli/a%le, una ca3a de 9 litro de !elado tendrá 9900 calorías. Por lo tanto, se necesitará

de trotar para $ue ar las calorías del !elado.

4-0%> 4ay dos u3eres id nticas, de 50 kg, $ue !acen cosasid nticas y co en lo is o, pero &ulce co e papas con cuatrocuc!araditas de ante$uilla, ientras $ue @aría co e lassuyas sin ante$uilla, cada noc!e. &eter ine la di)erencia de


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pesos entre &ulce y @aría, al ca%o de un a o.Respuesta: =.5 kg

D 5= (os muIeres de $% 8g son id nticos excepto uno come su papa al 6orno con4 cuc6araditas de mante"uilla' mientras "ue los otros come el suyo llanura todaslas noc6es. La diferencia de peso entre estas dos muIeres en un aFo se a adeterminar.

Supuestos 0 Estas dos personas tienen id nticas tasas de meta)olismo' y sonid nticos en todos los dem1s aspectos. 2 odas las calor/as de la mante"uilla secon ierten en grasa corporal.

Propiedades El contenido de energ/a meta)oli!a)le de 0 8g de grasa corporal es33.0%% 89. El contenido de energ/a meta)oli!a)le de 0 cuc6aradita de mante"uillaes de 3$ calor/as < a)la 4-0=.

5n1lisis Hna persona "ue come 4 cuc6araditas de mante"uilla de un d/aconsumir1

Por lo tanto, la u3er $ue co e su papa con ante$uilla ganará

de grasa corporal adicional de ese a o.

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