Banco de Problemas para Termodinámica

Tercer Grado de Secundaria

1. Considerando las leyes de los gases, explique cómo funcionan las máquinas de vapor que se usaron hasta el siglo XX, cuando fueron reemplazadas por las máquinas de diesel y los motores de gasolina.

2. En los problemas anteriores hemos usado la temperatura, que es un parámetro útil para saber cuáles cuerpos están en equilibrio y cuáles no lo están. Ahora diga qué es el calor y en qué se mide.

3. ¿Cuál es la equivalencia de los joules con las calorías?

4. Cuando se quema un gramo de grasa libera 14 calorías, dicen los biólogos, pero en términos físicos sabemos que están hablando de 14 kilocalorías. ¿A cuántos Joules equivale esa energía liberada por la grasa quemada?

5. En palabras de los biólogos, al quemar un gramo de azúcar se liberan del orden de 7 calorías de energía, ¿a cuántos Joules equivale?

6. Un corredor de maratón en la Olimpiada consume cerca de 2500 calorías, según los biólogos, ¿cuántos Joules son?

7. ¿Qué es la capacidad calorífica?

8. ¿Qué es el calor específico?

9. ¿Qué es el calor latente de una sustancia? Sugerencia: utilice el agua como ejemplo.

10. ¿Porqué el agua sirve para regular la temperatura en los seres vivos y en los ecosistemas?

11. ¿Qué es trabajo? Sugerencia: utilice el ejemplo de un gas encerrado en un cilindro muy largo y construido de modo que una de sus tapas se puede mover a lo largo del cilindro para poder cambiar el volumen del gas.

12, ¿Qué es energía interna?

13. Diga qué establece la primera ley de la termodinámica.

14. Enumere y explique con detalle tres formas de transmisión del calor y presente tres ejemplos de cada caso.

15. En una habitación a 15 °C tenemos 300 gramos de cada una de las siguientes sustancias: agua, aluminio, vidrio, hierro, litio, cobre, plata, mercurio y plomo. Subimos la temperatura de la habitación a 25 °C y esperamos a que todas las muestras de material tomen esa temperatura. ¿Cuánto calor fue transferido al agua? ¿Cuánto calor fue transferido a cada una de las ocho sustancias restantes?

16. En la mayoría de los sartenes de su casa el mango está revestido de un material distinto al del resto del utensilio. Explique la razón.

17. Desde el punto vista microscópico, ¿cuál es la diferencia entre las siguientes fases de la materia:? Sólida, líquida y gaseosa.

18. ¿Qué es el calor de fusión de una sustancia?

19. Las personas que viven en Nogales, Cananea y Agua Prieta nos cuentan que cuando está nevando no se siente muy frío. En cambio, cuando la nieve se está derritiendo el frío es difícil de soportar. Sin hacer consideraciones relacionadas con el movimiento del viento en la atmósfera y considerando solamente la teoría física contenida en las respuestas a las preguntas anteriores, ¿a qué se debe está experiencia de los residentes de esas tres ciudades sonorenses?

20. Diga qué establece la segunda ley de la termodinámica y ponga tres ejemplos simples.

21. Visto de manera ingenua, el refrigerador de la cocina de su casa parece no cumplir con la segunda ley de la termodinámica, para aclarar este punto realice las siguientes actividades: a) revise la temperatura de la serpentina que corre por el interior del congelador, b) enseguida revise el radiador que se encuentra detrás del refrigerador, c) a su reflexión agregue que si esta máquina no tiene gas freón, pierde su capacidad para enfriar. Finalmente explique a qué se debe la contradicción aparente.

22. ¿Cómo funcionan los aparatos de aire acondicionado que usamos en verano?