Principios de la Termodinámica

¿Qué es un sistema abierto? Ponga un ejemplo.

¿Qué es un sistema cerrado? Ponga un ejemplo.

¿Qué es un sistema aislado? Ponga un ejemplo.

Defina las coordenadas termodinámicas:

¿Qué intercambia un sistema cerrado?. Trabajo y calor. Sólo calor. Materia y trabajo.

¿Qué intercambia un sistema abierto?. Sólo materia. Trabajo, calor y materia. Trabajo y calor.

¿Cómo definiría la ecuación de estado de un sistema?.

Defina las coordenadas termodinámicas:

El valor de una función de estado: Es mayor cuanto más largo sea el camino recorrido. No depende del camino recorrido. Es nulo cuando los puntos inicial y final no coinciden.

El valor de una variable específica: Depende de la cantidad de sustancia del sistema. Es el cociente entre una magnitud extensiva y la masa del sistema. Es el cociente entre una magnitud extensiva y el volumen que ocupa el sistema.

Una magnitud extensiva: Depende de la cantidad de sustancia del sistema. No depende de la cantidad de sustancia del sistema. Depende del volumen del sistema.

Indicar qué tipo de magnitud es Φ si se cumple: ∮ dΦ=0. Es una coordenada termodinámica extensiva. Es la ecuación de estado del sistema. Es una función de estado.

Defina la temperatura: Es una magnitud proporcional a la energía cinética media de las moléculas. Es una magnitud proporcional a la velocidad media de las moléculas. Es una magnitud proporcional al calor intercambiado por dos cuerpos.

¿Cuándo están en equilibrio térmico dos cuerpos?. Cuando sus temperaturas se mantengan diferentes indefinidamente. Cuando sus temperaturas se igualen tras una cesión de calor. Dos cuerpos nunca pueden estar en equilibrio térmico.

Enuncie el principio cero de la termodinámica: Si un cuerpo A está en equilibrio térmico con otro B, ambos o pueden estarlo con un tercero. Si un cuerpo A está en equilibrio térmico con otro B, también lo estará con un tercero C. Si dos cuerpos A y B están en equilibrio térmico con otro C, A y B lo están también.

Para obtener la presión de referencia p (sub 0) en un termómetro de gas, éste se pone en contacto con un sistema muy concreto ¿cuál?. El punto de ebullición del agua. El punto de congelación del agua. El punto triple del agua.

¿Qué le sucede a la relación p/p (sub 0) cuando variamos la concentración de un gas cualquiera de un termómetro?. En ocasiones no es constante. Se mantiene constante. Nunca es constante.

¿Qué es la temperatura empírica?. El promedio de las presiones obtenidas en el termómetro de gas. El cociente p/p (sub 0). Multiplicado por 273,16. El valor de 273,16 * lim p / p (sub 0).

¿Qué es la temperatura absoluta?. El valor de 273,16 * p / p (sub 0). El valor de la pendiente de la recta θ(p). El valor de 273,16 * p (sub 0) / p.

Supongamos que tenemos un recipiente con agua a 10ºC y se echa en él un cilindro de cobre a 90ºC. Indique qué afirmación es falsa: El cobre cederá calor al agua. El cobre dejará de ceder calor al agua cuando las temperaturas de ambos se igualen. El cobre no cederá calor al agua si la presión atmosférica no es suficiente.

La presión de referencia p (sub 0) de un termómetro de gas es de 1 atmósfera. El termómetro se pone en contacto con un sistema, obteniendo una presión de 1,5 atmósferas. Indique la temperatura empírica del sistema: θ = 1. θ = 273,16 * 1,5. θ = 1,5.

Cuando un sistema experimenta una expansión, el trabajo que realiza es: Positivo. Nulo. Negativo.

Indique la ecuación del trabajo de expansión de un gas: W = - ∫ pdV. W = ∫ pdV. W = - ∫ Vdp.

¿Un cuerpo almacena calor?. Sí. Nunca. Depende del caso.

Cuando se suministra calor a un sistema su temperatura: Siempre aumenta. No aumenta nunca. Puede aumenta o no, dependiendo de la transformación.

Defina qué es una pared adiabática: Es un elemento que no permite el intercambio de trabajo. Es un elemento que no permite el intercambio de calor. Es un elemento que no permite ni el intercambio de trabajo ni de calor.

¿Permite una superficie adiabática el flujo de calor a través de ella?. Sí. Nunca. Depende del caso.

¿Permite una superficie adiabática la transmisión de trabajo a través de ella?. Sí. Nunca. Solamente si es de expansión.

Defina la capacidad calorífica: C = lim * Q / ΔT. C = dT / dQ. C = lim * T / Q.

La capacidad calorífica es una magnitud: Intensiva. Extensiva. Específica.

Hay expresiones que se usan para calcular el calor que se intercambia a presión y a volumen constante. Indique qué relación no es cierta: Q (sub V,p) = nc (sub V,p) ΔT. Q (sub V,p) = ∫ nC (sub V,p) dT. Q (sub V,p) = ∫ C (sub V,p) dT.

El calor: Es una función de estado. No es una función de estado. Es una función de estado siempre que se intercambie trabajo.

Enuncie el primer principio de la termodinámica:

Un sistema evoluciona desde el estado A hasta el estado B por dos caminos diferentes Γ(sub 1) y Γ(sub 2). Indíquese qué relación sería cierta: ΔU (sub Γ1) = ΔU (sub Γ2). ΔU (sub Γ1) > ΔU (sub Γ2) ó ΔU (sub Γ1) < ΔU (sub Γ2) dependiendo del caso. ΔU (sub Γ1) = ΔU (sub Γ2) = 0.

Un gas ideal ocupa un volumen V con una presión p y temperatura T. Tras sufrir una transformación pasa a ocupar 2V a presión p` pero su temperatura T es la misma. Indicar qué le ha sucedido a su energía interna: Ha aumentado. Es la misma. Disminuye.

Un cilindro está dividido en dos partes iguales mediante una pared. Una contiene un gas real y en la otra mitad se ha hecho el vacío. La pared tiene una válvula que se abre para dejar que el gas ocupe todo el cilindro, ocupando un volumen doble del inicial. Indicar qué fórmula se emplearía para calcular el trabajo realizado por el gas: W = - ∫ pdV. W = ∫ pdV. W = 0.

¿Qué representa el área encerrada por una transformación cíclica?. El trabajo intercambiado. Ninguna magnitud termodinámica. La variación de energía interna.

¿Puede el área encerrada por una transformación cíclica representar el calor intercambiado?. Sí, pero de signo contrario al trabajo. Sí, y del mismo signo que el trabajo. No.

Una transformación cíclica se recorre en sentido horario. Indique si el trabajo intercambiado es: Positivo. Negativo. Nulo por ser una transformación cíclica.

El valor del trabajo intercambiado en una transformación no depende del camino recorrido siempre que: No haya variación de energía interna. El calor neto intercambiado sea nulo. No puede darse nunca este caso.

Indique qué fórmula se empleará para calcular el calor intercambiado en un cambio de estado: Q (sub p) = nC (sub p)ΔT. Q (sub V) = nCVΔT. Q = ml (sub v,f).

Defina la entalpía: H = U+Q. H = U+pV. H = dU / dQ.

Se tiene un proceso a volumen constante desde un punto A hasta otro B. ¿Qué fórmula aplicaría para la entalpía en este proceso?. dH = nC(subV) dT. dH = nC(subp) dT. dH = 0.

Se tiene un proceso a presión constante desde un punto A hasta otro B. ¿Qué fórmula aplicaría para la energía interna en este proceso?. dU = nC(sub V) dT. dU = nC(subp) dT. dU = 0.

La entalpía se puede considerar como: Una energía interna a temperatura constante. Una energía interna a volumen constante. Una energía interna a presión constante.

Calentamos un sistema a volumen constante. Todo el calor suministrado se convertirá en: Trabajo. Energía interna. Entalpía.

Calentamos un sistema a presión constante. Todo el calor suministrado se convertirá en: Trabajo. Energía interna. Entalpía.

Indique qué tipo de curva es una isoterma: Una recta. Una hipérbola con asíntota en la bisectriz del primer cuadrante. Una hipérbola equilátera con asíntotas los ejes p y V.

Indique cuál de estas afirmaciones es la ley de Mayer: dU = dQ + dW. c (sub p) - c (sub v) = R. dH = nc (sub p) dT.

Indique qué afirmación es cierta paras una isobara: dQ (sub v) = nc (sub v) dT. pV = Cte. dU = nc (sub v) dT.

Indique qué afirmación es cierta para una isócora: pV = Cte. dU = nc (sub v) dT + dW. dU = dQ.

Indique qué afirmación es cierta para una adiabática entre dos puntos A y B: ΔU (sub AB) = 0. ΔU (sub AB) = - ∫ pdV. ΔH (sub AB) = n(c -R) ΔT (sub AB).

Indique qué afirmación es cierta para una isoterma: dH = dQ. dU = dQ. dH = 0.

Indique qué afirmación es falsa: dH = dQ + Vdp. dH = dU + nRdT. nc (sub v) dT = dQ + pdV.

Cuando un gas ideal se expande de forma isoterma, el trabajo que se realiza es, en valor absoluto, igual: Al calor intercambiado. A la variación de entalpía. A la variación de energía interna.

Se tiene un gas ideal en dos estados A y B unidos por una isoterma a temperatura T. El gas realiza dos transformaciones: una BC isócora, con variación de energía interna ΔU (sub 1), seguida de otra isobara CA a lo largo de la cual el gas experimenta una variación de entalpía ΔH (sub 2). Cuál de las siguientes relaciones es cierta: |ΔH (sub 2)| = |ΔU (sub 1)|. |ΔH (sub 2)| > |ΔU (sub 1)|. |ΔH (sub 2)| < |ΔU (sub 1)|.

Indique qué expresión es cierta para cada transformación: Isoterma: W = ΔU. W = - Q. ΔU = Q.

Indique qué expresión es cierta para cada transformación: Isobara: ΔU = 0. ΔH = Q (sub p). W (sub p) = -Q (sub p).

Indique qué expresión es cierta para cada transformación: Isócora: Qv = 0. Wv = Qv. Qv = ΔU.

Indique qué expresión es cierta para cada transformación: Adiabática: ΔH = W. Q = W. W = ΔU.

Indique qué expresión es cierta para cada transformación: Cíclica: ΔH = Q. W = - Q. W = ΔU.

Qué dos pares de transformaciones definen un ciclo de Carnot: Dos isobaras y dos isocaras. Dos isotermas y dos adiabáticas. Dos adiabáticas y dos isobaras.

Qué representa el área encerrada por el ciclo de Carnot: El trabajo intercambiado. La temperatura del proceso. La variación de la entalpía.

¿Qué signo tiene el trabajo realizado en un ciclo de Carnot que se recorre en sentido antihorario?. Negativo. Positivo. El signo depende de la temperatura.

Indique la ecuación correcta que se verifica en un ciclo de Carnot: Q (sub 1) / T (sub 1) + Q (sub 2) / T (sub 2) = 0. Q (sub 2) / T (sub 1) + Q (sub 1) / T (sub 2) = 0. Q (sub 1) / Q (sub 2) = - T (sub 2) / T (sub 1).

¿Cuál es la expresión del trabajo en una isoterma entre dos puntos A y B?. W (sub AB) = nRT ln* V (sub B) / V (sub A). W (sub AB) = nRT ln* V (sub A) / V (sub B). W (sub AB) = nc (sub p) T ln* p (sub A) / p (sub B).

Deduzca el rendimiento de un ciclo de Carnot si el foco frío estuviese a una temperatura de 0 K. η = 1. η = 1/2. η = ∞.

¿Cuál es la ecuación de sistemas abiertos (e (sub m) = energía mecánica, e (sub c) = energía cinética, e (sub p) = energía potencial, todas ellas específicas)?. Δh = q + w (sub e) - Δe (sub m). Δh = q + w (sub e) + Δe (sub c). Δh + Δe (sub p) = q + w (sub e).

¿Qué representa el término w (sub e) en la ecuación de sistemas abiertos?. Trabajo total del sistema. Trabajo específico en el eje. Energía de flujo.

¿A qué se debe la energía de flujo en un sistema abierto?. A la diferencia de alturas por las que entra y sale la masa circulante. Al trabajo de expansión o compresión de la masa circulante sobre el sistema. A la diferencia de energía cinética con que entra y sale la masa circulante.

¿A qué se debe el trabajo específico en el eje?. Al trabajo que realiza la masa circulante al expandirse. AL trabajo realizado por dos émbolos a la entrada y la salida del sistema abierto. Al trabajo ejercido sobre un dispositivo mecánico instalado dentro del sistema.

Una tubería posee un estrangulamiento. ¿Por qué parte es más probable que se rompa si se eleva la presión suficientemente?. Por la parte de sección ancha. Por la parte de sección estrecha. Se podría producir en cualquier lugar.

¿Qué es un régimen permanente?. Un sistema en el cual no varía la energía interna. Un sistema en el cual sus magnitudes físicas no cambian en cada punto a lo largo del tiempo. Un sistema en el cual sus magnitudes físicas no cambian a lo largo del recorrido.

Por una tubería de sección cónica circula agua desde la sección menor a la mayor. Para que no haya variación de entalpía ¿qué dispositivo o dispositivos pondría al final de ésta?. Un condensador. Una bomba. Un difusor.

Una tubería atraviesa una caldera y después sube una pendiente. Indicar si la entalpía del fluido: Siempre disminuirá. Puede ser la misma. Siempre aumentará.

Una turbina es el dispositivo complementario (u opuesto) a : Una caldera. Una tubería descendente. Una bomba.

La figura representa un tubo de vidrio de sección variable pon donde circula agua en régimen permanente en el sentido de la flecha. La parte estrecha está abrazada por una resistencia de cobre que suministra al agua un calor específico q. En estas condiciones qué afirmación se cumpliría: Se mantendría la entalpía específica entre E y S (h (sub E) = h (sbu S). Se mantendría la entalpía específica entre E y S si apagamos la resistencia. Se podría mantener la entalpía específica si invertimos el sentido del flujo (de S a E).

Una tubería de sección constante por la que circula agua asciende una rampa. Indicar qué dispositivo habría que colocar para que no haya variación de entalpía específica: Una bomba. Un condensador. Una turbina.

Una tubería atraviesa una caldera y después baja una pendiente. Indicar si la emtalpía específica del fluido: Ha aumentado. Puede que no varíe. Disminuye.

Una tobera es el dispositivo complementario (u opuesto) a: Un difusor. Una tubería descendente. Una turbina.

En un sistema abierto hay una caldera, una tobera y, a continuación una tubería descendente. Se desea que la entalpía específica aumente. Indicar qué se debería hacer: Añadir una turbina. Añadir un condensador. Eliminar la tobera.

Se tiene una caldera intercalada en un sistema abierto en régimen permanente. Indicar qué afirmación es cierta: En la caldera no hay aumento de energía interna. La masa circulante no absorbe calor. Es necesario que haya trabajo en el eje para compensar el calor absorbido en la caldera.

En una central hidroeléctrica hay una tubería descendente y al final una turbina. Indica si: Debe intercalarse un difusor para mejorar el rendimiento. La entalpía específica puede permanecer constante. La entalpía específica disminuye.

En un proceso real se comprueba que: ∮ * dQ / T = 0. ∮ * dq / T > 0. ∮ * dQ / T < 0.

Indique la ecuación que define la entropía total: ΔS = ΔS (sub i) + ∮ * dQ / T. ΔS (sub AB) = ΔS (sub i) + ∫ * dQ / T. ΔS (sub AB) = ΔH (sub AB) / T.

Enuncie matemáticamente el principio de Clausius para sistemas reversibles: ∮ * dQ / T = 0. ∮ * dQ / T > 0. ∮ * dQ / T < 0.

Indique qué entropías son funciones de estado: ΔS (sub T) (total). ΔS (sub i) (interna). ΔS (sub e) = ∫ * dQ / T (externa).

En un proceso cuasiestático: La entropía interna aumenta. La entropía interna disminuye. La entropía interna no cambia.

Indique qué fórmula de la entropía en una transformación isobara es incorrecta: ΔS (sub AB) ≥ nc (sub p) ln * V (sub R) / V (sub A). ΔS (sub AB) ≥ nc (sub p) ln * T (sub B) / T (sub A). ΔS (sub AB) ≥ nRln * V(sub B) / V (sub A).

Indique qué fórmula de la entropía en una transformación isoterma es incorrecta: ΔS (sub AB) = Q (sub AB) / T. ΔS (sub AB) = nRln * P (sub A) / P (sub B). ΔS (sub AB) = nRln * V (sub A) / V (sub B).

En una transformación adiabática: La entropía total no puede disminuir nunca. La entropía total siempre es constante. La entropía interna disminuye.

Indique qué fórmula de la entropía en una transformación isócora es incorrecta: ΔS (sub AB) ≥ nRln * P (sub B) / P (sub A). ΔS (sub AB) ≥ nc (sub v)ln * P (sub B) / P (sub A). ΔS (sub AB) ≥ nc (sub v)ln * T (sub B) / T (sub A).

En una transformación adiabática se verifica siempre que: ΔS (sub i) = 0. ΔS (sub AB) = ∫ * dQ / T. ΔS (sub T) = ΔS (sub i).

Sea un sistema B rodeado completamente por otro A (ambos forman un universo). Si en B tiene lugar un proceso irreversible se verifica que: La entropía de B no puede disminuir nunca. Si la entropía de B disminuye, la de A siempre aumenta. La entropía interna de A no puede ser constante.

En un diagrama T - S el área encerrada por un proceso cíclico: Es el calor intercambiado siempre que el proceso sea reversible. Es siempre el calor intercambiado, sea o no reversible. Es el calor intercambiado o el trabajo dependiendo del sentido en el que se recorra.

Si en un diagrama T - S se recorre un proceso cíclico en sentido contrario a las agujas del reloj: El calor intercambiado es positivo. El trabajo intercambiado es negativo. El calor intercambiado es negativo.

En un diagrama T - S el valor del área encerrada por un proceso cíclico irreversible: Es igual al trabajo intercambiado. Es mayor que la cantidad de calor intercambiada. Es menor que la cantidad de calor intercambiada.

Una transformación consta de una transformación adiabática irreversible seguida de una transformación isoterma a termperatura T con absorción de calor y un incremento de entropía ΔS. Indicar el valor de este calor: Es mayor que el producto T * ΔS. Es igual al producto T * ΔS. Es igual al producto de T por el incremento de entropía en la isoterma.

Una transformación adiabática reversible es: Isentrópica. Cíclica. Una expansión libre.

Se tiene dos transformaciones adiabáticas que parten del mismo punto con idénticas coordenadas termodinámicas. Una de ellas es reversible y la otra irreversible. En tales circunstancias determinar qué es correcto: Ambas transformaciones acabarán también en el mismo punto final. Las transformaciones nunca pueden acabar en el mismo punto final. Las transformaciones pueden acabar, o no, en el mismo punto final dependiendo de las circunstancias.

Una transformación cíclica consta de una adiabática reversible seguida de una isoterma y una segunda adiabática irreversible. En tales circunstancias determinar qué es correcto: No puede cerrarse un ciclo solamente con tres tansformaciones. Solamente es posible si el sistema se enfría. Solamente es posible si el sistema se calienta.

Un dispositivo irreversible funciona mediante ciclos de Carnot sucesivos creando trabajo útil. Determina si: La variación de entropía total en el dispositivo es siempre nula. La variación de entropía total en el dispositivo debería aumentar. La variación de entropía total del entorno del dispositivo puede ser cero.

Se tiene una transformación adiabática irreversible. Γ de la cual queremos calcular su variación de entropía. Para ello indidcar qué método se seguiría: La variación de entropía será la misma que de una adiabática que parta del mismo punto que Γ. La variación de entropía es igual a la interna por lo que no es posible calcularla en este caso. La variación de entropía será la misma que la de una transformación consistente en una isoterma que parta del mismo punto que Γ más una isocora reversible que descienda al punto donde termina Γ.

Si se tiene una transformación libre adiabática e irreversible. Para calcular su variación de entropía recurriremos a: Un proceso auxiliar con una variación de energía interna positiva. Un proceso auxiliar en donde no haya variación de energía interna. Un proceso auxiliar con una variación de energía interna negativa.

Dos transformaciones empiezan y terminan en los mismos puntos. Una es reversible (A) y otra una adiabática irreversible (B). Se puede afirmar que: La variación de entropía interna de B es igual a la variación de externa de A. La variación de entropía de la irreversible es mayor que la de la reversible. Ambas tienen la misma variación de entropía interna.