Entrega 2 Matriz 2 ND

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERA JULIO GARAVITO

FICO, Grupo: 8

Entrega 2 matriz 2

JORGE ENRIQUE PÉREZ RICO NICOLAS HERNÁNDEZ REYES DAVID RICARDO JIMÉNEZ ROJAS WENDY TATIANA QUITIÁN TÉLLEZ

CECILIO SILVEIRA CABRERA

BOGOTÁ, 21/9/2014

CONTENIDO

1. Índice de ejercicios 2. Ejercicios 2.1. Fase I análisis de problema 2.1.1.

Identificar el fenómeno

2.1.2.

Identificar la información (hechos)

2.1.3.

Identificar las metas (objetivos)

2.2. Fase II modelación fisicomatemática (conocimientos) 2.3. Fase III 2.3.1.

aplicación (calculo)

2.3.2.

Conclusiones

3. Bibliografía

ÍNDICE DE EJERCICIOS

1. Ejercicio 18.8. Libro Sears Zemansky vol. 1. Página 638 2. Ejercicio 18.13. Libro Sears Zemansky vol. 1. Página 638 3. Ejercicio 19.11 libro Sears zemansky vol.1. Página 669 4. Ejercicio 19.26 libro Sears zemansky vol.1. Página 669 5.

EJERCICIOS

18.8. Un soldador llena un tanque de 0.0750 m^3 con oxígeno (masa molar = 32.0 g/mol) a una presión manométrica de 3.00 X 10^5 Pa y una temperatura de 37.0 °C. El tanque tiene una pequeña fuga, y con el tiempo se escapa algo de oxígeno. Cierto día en que la temperatura es de 22.0 °C, la presión manométrica del oxígeno en el tanque es de 1.80 X 10^5 Pa. Calcule a) La masa inicial de oxígeno y b) la masa que se fugó. Fase I: 

Identificar el fenómeno: Propiedades térmicas de la materia. Propiedades molares de la materia y la presión en función del volumen para cada cierta temperatura constante.



Identificar la información (hechos): Cantidad de oxigeno en el tanque: 0.0750 m^3. Masa molar: 32.0 g/mol. Presión manométrica: 3.00 X 10^5 Pa. Temperatura inicial: 37.0 °C. Temperatura final: 22.0 °C. Presión manométrica del oxígeno en el tanque: 1.80 X 10^5 Pa.



Identificar las metas (objetivos): ¿Masa inicial del oxígeno? ¿Masa que se fugó?

Fase II: 

Modelación fisicomatemático (conocimientos): Ecuación de estado:

pV = nRT

Propiedades molares de la materia:

mtotal = nM M = NAm

Modelo cinético molecular de un gas ideal:

ktr = (3/2)nRT 2

(1/2)m(v )med = (3/2)kT Vrms = √(

)

√

λ = vtmed = V/(4π√ r^2N)

√

Fase III: 

Aplicación (calculo): Aplicando la formula pV = nRT y m = nM que representan a la ecuación del estado y la de las propiedades molares de la materia. Debemos usa la presión absoluta pV = nRT si sabemos que. p 1 = 4.01 x 10^5 Pa, p2 = 2.81 x 10^5 Pa. T1 = 310 K y T2 = 295 K. Entonces aplicando la acuacion n1 = p1V1/RT1 = ((4.01 x 10^5 Pa)(0.075 m^3))/((8.315 J(mol*K)(310 K)) = 11.7 mol. Continuando con el proceso entonces m = nM = (11.7 mol)(32.0 g/mol) = 374 g. Es la masa del oxigeno. 5

Para hallar la masa que se fugo entonces n2 = (p2V2)/(RT2) = ((2.81 x 10 Pa)(0.075 3

m ))/((8.315 J/mol*K)(295 K)) = 8.59 mol. m = 275 g. Es decir que la masa que se a filtrado es 374 g – 275 g = 99 g. 

Conclusiones: En la ley de los gases ideales debemos utilizar la presión absoluta, expresada en Pa y T debe estar en grados Kelvin.

18.13. El volumen pulmonar total de una estudiante de física es de 6.00 L. Ella llena sus pulmones con aire a una presión absoluta de 1.00 atm y luego, deteniendo la respiración, comprime su cavidad torácica para reducir su volumen pulmonar a 5.70 L. ¿A qué presión está ahora el aire en sus pulmones? Suponga que la temperatura del aire no cambia. Fase I: 

Identificar el fenómeno:



Propiedades térmicas de la materia. La presión en función del volumen para cada cierta temperatura constante, implicando estados en equilibrio.



Identificar la información (hechos): Volumen pulmonar total de un estudiante:6.00 L. Presión absoluta con la que llena los pulmones con aire: 1.00 atm Presión comprimida para reducir el volumen pulmonar: 5.70 L. La temperatura del aire no cambia.



Identificar las metas (objetivos): ¿A qué presión esta ahora el aire en sus pulmones?

Fase II:



Modelación fisicomatemático (conocimientos): Ecuación de estado:

pV = nRT

Propiedades molares de la materia:

mtotal = nM M = NAm

Modelo cinético molecular de un gas ideal:

ktr = (3/2)nRT 2

(1/2)m(v )med = (3/2)kT )

Vrms = √(

√

√

λ = vtmed = V/(4π√ r^2N) Fase III: 

Aplicación (calculo): Aplicando la formula pV = nRT. Sabiendo que T es constante. Que la temperatura del aire no cambia. n, R, T son constantes, asi que pV = nRT = constante por ende p1V1 = p2V2. p2 = p1(V1/V2) = (1.00 atm)(6.00 L/5.70L) = 1.05 atm.



Conclusiones: Para T que es constante, cuando V disminuye, p aumenta. Dado que los volúmenes entran 3

como una relación que no tenemos que convertir de L a m .

19.11. Usted patea un balón de futbol y lo comprime repentinamente a

de su volumen original.

En el proceso efectúa 410J de trabajo sobre el aire (que se supone un gas ideal) dentro del balón. a) ¿Cuál es el cambio en energía interna del aire dentro del balón debido a que se comprime? b )¿La temperatura del aire dentro del balón aumenta o disminuye debido a la compresión? Fase I: 

Identificar el fenómeno: Teoría cinética de los gases



Identificar la información (hechos):



Identificar las metas (objetivos):

Fase II: 

Modelación fisicomatemático (conocimientos): para el aire dentro de la bola

Fase III: 

Aplicación (calculo): a) ya que el volumen disminuye W es negativo. Puesto que la compresión es repentina Q=0 Nos da

;

Dando b) Ya que 

Conclusiones: Cuando el aire se comprime, el trabajo se hace en el aire por la fuerza en el aire .El trabajo realizado en el aire aumenta su energía .La energía no deja el gas como un flujo de calor, por lo que aumenta la energía interna

19.26. Cuando una cantidad de gas ideal monoatómico se expande a una presión constante de , el volumen del gas aumenta de energía interna del gas? Fase I: 

Identificar el fenómeno: Teoría cinética de los gases



Identificar la información (hechos):

a



Identificar las metas (objetivos):

a

. ¿Cuánto cambia la

Fase II: 

Modelación fisicomatemático (conocimientos): Cambio de energía para un gas ideal Constante de presion Para gas monoatomico

Fase III: 

Aplicación (calculo): (

( 

)(

)

)

Conclusiones: 600J de energía de calor fluya hacia el gas. 240J deja como trabajo de expansión y 360J permanece en el gas como un aumento en la energía interna

BIBLIOGRAFÍA

Alonso M. y Finn E. J., “Fisica” Vol. I, Ed. Addison-Wesley Iberoamericana (1986). Sears F. y Zemansky M., “Fisica General”, Ed. Aguilar (1981) Feynman, “Fisica”, Ed. Fondo Educativo Interamericano, S.A. (1971).