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Test de la 2ª convocatoria Física II 2017-2018 1ª parte (GIE)

De Laplace

(Diferencias entre revisiones)
(Página creada con '==Principio cero== ¿Qué establece el principio cero de la termodinámica? :* '''A''' El 0°C se define como la temperatura de fusión del agua a 1 atm de presión. :* '''B''…')
(Central de ciclo combinado)
 
(Una edición intermedia no se muestra.)
Línea 19: Línea 19:
==Central de ciclo combinado==
==Central de ciclo combinado==
Una central de ciclo combinado ideal opera mediante dos ciclos. El de gas, de alta temperatura, posee un rendimiento del \eta_1 Todo el calor de desecho de este ciclo se emplea para alimentar un ciclo de agua de baja temperatura, con rendimiento del \eta_2, ¿cuál es el rendimiento del conjunto de los dos ciclos?
Una central de ciclo combinado ideal opera mediante dos ciclos. El de gas, de alta temperatura, posee un rendimiento del \eta_1 Todo el calor de desecho de este ciclo se emplea para alimentar un ciclo de agua de baja temperatura, con rendimiento del \eta_2, ¿cuál es el rendimiento del conjunto de los dos ciclos?
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<center>[[Archivo:ciclo-combinado.png|400px]]</center>
:* '''A''' <math>\eta_1+\eta_2</math>.
:* '''A''' <math>\eta_1+\eta_2</math>.
:* '''B''' <math>(\eta_1+\eta_2)/2</math>.
:* '''B''' <math>(\eta_1+\eta_2)/2</math>.
Línea 24: Línea 26:
:* '''D''' <math>\eta_1+\eta_2-\eta_1 \eta_2</math>.
:* '''D''' <math>\eta_1+\eta_2-\eta_1 \eta_2</math>.
;Solución:
;Solución:
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La respuesta correcta es la '''<span style="color:red;">B<span>'''.
+
La respuesta correcta es la '''<span style="color:red;">D<span>'''.
Esta pregunta es idéntica a una del examen de 1ª convocatoria de 2017/2018.
Esta pregunta es idéntica a una del examen de 1ª convocatoria de 2017/2018.
Línea 77: Línea 79:
;Solución:
;Solución:
La respuesta correcta es la '''<span style="color:red;">A<span>'''.
La respuesta correcta es la '''<span style="color:red;">A<span>'''.
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<center>[[Archivo:comparacion-otto-diesel.png]]</center>
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<center>[[Archivo:comparacion-otto-diesel.png|400px]]</center>
A igualdad de relaciones de compresión (proporción entre volumen máximo y mínimo) el ciclo Otto incluye un área mayor (el triángulo amarillo de la figura). Por tanto, realiza mayor trabajo y tiene mayor rendimiento.
A igualdad de relaciones de compresión (proporción entre volumen máximo y mínimo) el ciclo Otto incluye un área mayor (el triángulo amarillo de la figura). Por tanto, realiza mayor trabajo y tiene mayor rendimiento.

última version al 16:18 11 sep 2018

Contenido

1 Principio cero

¿Qué establece el principio cero de la termodinámica?

  • A El 0°C se define como la temperatura de fusión del agua a 1 atm de presión.
  • B En todo cambio de fase la temperatura permanece constante.
  • C Dos sistemas en equilibrio térmico con un tercero están en equilibrio térmico entre sí.
  • D Para un gas ideal, la diferencia entre su capacidad calorífica molar a presión y a volumen constante es igual a R, la constante universal de los gases ideales.
Solución

La respuesta correcta es la C.

2 Mezcla en recipiente adiabático

En un recipiente perfectamente adiabático se mezclan 200g de agua a 80°C y 800g de agua a 20°C. Para facilitar la mezcla se remueve el agua con un molinillo eléctrico durante unos minutos. Una vez que se alcanza el equilibrio térmico, ¿cuál es la temperatura del agua?

  • A Exactamente 32°C.
  • B Algo mayor de 32°C.
  • C Exactamente 50°C.
  • D Algo menor de 32°C.
Solución

La respuesta correcta es la B.

El molinillo introduce trabajo en el sistema, lo que incrementa la energía interna y por tanto la temperatura.

3 Central de ciclo combinado

Una central de ciclo combinado ideal opera mediante dos ciclos. El de gas, de alta temperatura, posee un rendimiento del \eta_1 Todo el calor de desecho de este ciclo se emplea para alimentar un ciclo de agua de baja temperatura, con rendimiento del \eta_2, ¿cuál es el rendimiento del conjunto de los dos ciclos?

  • A η1 + η2.
  • B 1 + η2) / 2.
  • C η1η2.
  • D η1 + η2 − η1η2.
Solución

La respuesta correcta es la D.

Esta pregunta es idéntica a una del examen de 1ª convocatoria de 2017/2018.

La primera máquina toma un calor Qin y produce un trabajo y un calor de desecho

W_\mathrm{out1}=\eta_1 Q_\mathrm{in}\qquad\qquad Q_\mathrm{out1}=Q_\mathrm{in}-W_\mathrm{out1}=(1-\eta_1)Q_\mathrm{in}

Este calor es el que entra en la segunda máquina, que produce un trabajo

W_\mathrm{out2}=\eta_2 Q_\mathrm{in2}=\eta_2(1-\eta_1)Q_\mathrm{in1}\,

Por tanto el rendimiento es

\eta=\frac{w_\mathrm{out}}{Q_\mathrm{in}}=\eta_1+\eta_2(1-\eta_1)=\eta_1+\eta_2-\eta_1\eta_2

4 Compresibilidad

La compresibilidad isoterma de una sustancia se define como la cantidad

\kappa_T=\frac{1}{\rho}\left(\frac{\partial\rho}{\partial p}\right)_T

siendo ρ la densidad, p la presión y T la temperatura absoluta. ¿Cuánto vale esta cantidad para un gas ideal?

  • A T
  • B 1/T
  • C p
  • D 1/p
Solución

La respuesta correcta es la D.

Simplemente por análisis de las unidades se ve que debe ser la D.

La demostración está en un artículo de teoría

5 Proceso cíclico

En un proceso cíclico irreversible de un sistema, cuando se completa un ciclo…

  • A la entropía del ambiente es mayor que al empezarlo.
  • B la entropía del universo es la misma que al empezarlo.
  • C la entropía del ambiente es la misma que al empezarlo.
  • D la entropía del sistema es mayor que al empezarlo.
Solución

La respuesta correcta es la A.

Por ser irreversible, la entropía del universo debe aumentar. Por ser cíclico, la entropía del sistema al final del ciclo es la misma que al principio (la entropía es una función de estado).

Por tanto, lo que aumenta es la entropía del ambiente.

Esto es lo que ocurre, por ejemplo, en una máquina térmica, donde se toma calor de una caldera (reduciendo un poco su entropía) y se expulsa a un foco frío (aumentando mucho su entropía).

6 Ciclos Otto y Diesel

Considerando ciclos ideales, a igualdad de relaciones de compresión…

  • A el ciclo Otto es más eficiente que el Diesel.
  • B el ciclo Diesel es más eficiente que el Otto.
  • C el ciclo Diesel y el Otto tienen el mismo rendimiento
  • D el ciclo Diesel puede ser más o menos eficiente que el Otto, dependiendo de su relación de combustión.
Solución

La respuesta correcta es la A.

A igualdad de relaciones de compresión (proporción entre volumen máximo y mínimo) el ciclo Otto incluye un área mayor (el triángulo amarillo de la figura). Por tanto, realiza mayor trabajo y tiene mayor rendimiento.

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