“TALLER TERMODINÁMICA I”

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Tomando el motor como sistema, y, con el tiempo, hay presencia de un flujo de corrientes eléctricas; la velocidad con que subo y/o baja la polea puede cambiar; la temperatura en el motor puede cambiar y hay intercambio de energía entre el motor y sus alrededores.

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Imagen 3. Sistema conformado por batería, motor y masa-polea.

Si se toma todo el conjunto como sistema, al pasar el tiempo se pueden observar cambios como los que ocurren en la batería, que son de tipo químico; la velocidad de rotación puede cambiar; la temperatura del motor puede cambiar y el motor puede subir o bajar la masa.

- En relación a la Imagen 4, identifíquense las partes de la frontera del volumen de control por las que el sistema interacciona con su entorno.

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Imagen 4. Volumen de control (sistema abierto). Motor de un automóvil

Según la imagen observada, los puntos por los que el volumen de control interactúa con sus alrededores son los puntos de: entrada de aire, salida de gases y entrada de combustible, por los cuales hay un intercambio de masa, además de la energía con la que interactúan el sistema y sus alrededores.

- Un sistema consiste en oxígeno líquido en equilibrio con oxígeno vapor. ¿Cuántas fases hay? El sistema experimenta un proceso durante el cual se vaporiza parte del líquido, ¿puede tratarse el sistema durante dicho proceso como una sustancia pura? Explíquese. ¿Y si el sistema consiste en agua líquida en equilibrio con una mezcla de aire y vapor de agua.

En el primer caso se observan dos fases. Y no se puede tratar como una sustancia pura mientras ocurre tal cambio de vaporización del oxígeno líquido, debido a que las sustancias puras no pueden experimentar cambios de estado, a menos que sea a causa de reacciones químicas.

Y tomando el sistema de agua líquida, aire y vapor de agua, se observan dos fases, debido a que el vapor de agua es miscible con el aire; y tampoco se puede tomar como una sustancia pura en el caso de que el agua líquida cambiara de estado a vapor de agua, a causa del mismo concepto del oxígeno líquido y oxígeno a vapor.

- Considérese un sistema que consiste en agua líquida y hielo. Dicho sistema experimenta un proceso en cuyo estado final el hielo se ha fundido y sólo queda líquido. ¿Puede considerarse el sistema una sustancia pura a lo largo del proceso? Explíquese.

Mientras aún haya presencia del hielo no se puede considerar una sustancia pura, puesto que sería una mezcla heterogénea. Por tanto, solo se considerará como una sustancia pura cuando el hielo se deshaga totalmente y quede una sola mezcla líquida, homogénea.

- Determinar el número de kmol en 50 kg de cada una de las siguientes sustancias: H2, N2, NH3, C3H8.

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- Un objeto cuya masa es 3 kg está sometido a una fuerza vertical hacia arriba de 50 N. sobre el objeto actúa, además, la fuerza de la gravedad. Determinar la aceleración del objeto, en m/s2, suponiendo que la aceleración de la gravedad es constante, g = 9.81 m/s2.

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Imagen 5. Diagrama de cuerpo libre

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- Un objeto pesa 1000 N en un lugar en el que la aceleración de la gravedad es g = 9.4 m/s2. Determine la fuerza neta, en N, requerida para comunicarle una aceleración de 5.0 m/s2.

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