!!!! EJERCICIOS DE LA ULTIMA UNIDAD !!!!

18.1 Un tanque de 20.0L contiene 0.225Kg de helio a 18 C. La masa molar del helio es de 4.00 g/mol.
a) ¿Cuántos moles de helio hay en el tanque?

b) Calcule la presión en el tanque en Pa y atm


.

18.3 Un tanque cilindrico tiene un piston ajustado que permite cambiar el volumen del tanque. El tanque contiene originalmente 0.110 m3 de aire a 3.40 atm de presion. Se tira lentamente del piston hasta aumentar el volumen del aire a 0.390 m3. Si la temperatura no cambia, ¿ que valor final tiene la presion?

18.23 ¿Que volúmen tiene 3.00 moles de cobre?

18.33 Tenemos 2 cjas del mismo tamaño A yB. Cada caja contiene gas que se comporta como gas ideal. Insertamos un termometro en cada caja y vemos que el gas de la caja A esta a 50 C, mientras que el de la caja B esta a 10 C. Esto es todo lo que sabemos hacerca del gas contenido en las cajas. ¿cuales de las afirmaciones siguientes deben ser verdad? ¿cuales podrian ser verdad? a) la presion en A es mayor que en B?
b) Hay mas moleculas en A que en B?

c) A y B no pueden contener el mismo tipo de gas?
d) Las moleculas en A tienen en rpomedio mas energia cinetica por molecula que las de B?

e) Las moleculas en A se mueven con mayor rapidez que las de B?

18.41 a) Calcule la capacidad calorífica especifica a volumen constante del vapor de agua (M= 18 g/mol), suponiendo que la molécula triatómica no lineal tiene tres grados de libertad traslacionales y dos rotacionales y que el movimiento vibracional no contribuye.

b) La capacidad calorífica real del vapor de agua a baja presión es de cerca 2000 J*K. Compare esto con su calculo y comente el papel real del movimiento vibracional.

18.45 Para nitrógeno gaseoso (M= 28 g/mol), ¿Cual debe ser la temperatura si la rapidez del 94.7% de las moléculas es menor que:

a) 1500 m/s b) 1000 m/s c) 500 m/s

!!!!!! LEY CERO DE LA TERMODINAMICA !!!!!

1. Qué propiedades de la materia dependen de la temperatura?

-Punto de Fusión
-Punto de ebullición
-Densidad

2. A que se le llama equilibrio térmico?

Al poner en contacto dos cuerpos a distinta temperatura, el de mayor temperatura cede parte de su energía al de menos temperatura hasta que sus temperaturas se igualan.

3. Qué es un aislante ideal?

Todos los niveles de la banda de valencia estan ocupados, la banda esta llena y no contribuye a la conducción , y la banda de conducción esta vacia.

4. Dibujar un sistema que representa a la Ley cero de la Termodinamica, indicando el equilibrio térmico.

5. Cúando se dice que dos sistemas están en equilibrio térmico?

Un estado en el cual dos coordenadas termodinámicas independientes X e Y permanecen constantes mientras no se modifican las condiciones externas se dice que se encuentra en equilibrio térmico. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio térmico se dice que tienen la misma temperatura. Entonces se puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en equilibrio térmico con otro sistema.

6.- Porqué cuando una enfermera toma la temperatura de un paciente espera que la lectura del termómetro deje de cambiar?

La temperatura del cuerpo varía según el medio. La temperatura interna o central del cuerpo es regulada de forma precisa y se conserva dentro de límites muy estrechos. Por lo tanto al tomar la temperatura una enfermera espera que la lectura del termómetro deje de cambiar para lograr un equilibrio térmico entre el calor del cuerpo y el ambiente.


7.- Mencione tres tipos de dispositivos que miden la temperatura

-Termómetro infrarrojo
-Termómetro de vidrio
-Termómetro termopar

8.- ¿Cuál es la temperatura de congelación del agua en °F?

32 °F

9.- Calcular la temperatura Fahrenheit del planeta Venus si en grados Celsius corresponde a 460 ° C.

F= 1.8 (° C) +32
(1.8)(460°C)+ 32 = 860 °F

10.- Encontrar la temperatura en la que coinciden las escalas Fahrenheit y Celsius.

-40 Celsius
-40 Farenheit

11. La temperatura de la corona solar es de 2 x 107 °C, y la temperatura a la que el helio se licua a presion estandar es de 268.93 °C.


a) Expresar estas temperaturas en kelvin
K=C+273
K= (2 x 107 °C) + 273 =20000273 °K
K= (268.93 °C) +273= 541.93 °K

b) Explicar por que suele usarse la escala kelvin
La escala kelvin suele usarse solo para experimentos de temperatura de tipo científico.
El kelvin es la unidad de temperatura de la escala creada por William Thomson en el año 1848, sobre la base del grado Celsius, estableciendo el punto cero en el cero absoluto (−273,15 °C) y conservando la misma dimensión. William Thomson, quien más tarde sería Lord Kelvin, a sus 24 años introdujo la escala de temperatura termodinámica, y la unidad fue nombrada en su honor.

12.- Dos vasos de agua A, B estan inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del agua del vaso se aumenta 10°F y la del vaso B 10 °K. ¿ cual vaso esta ahora a mayor temperatura?

°C= °F – 32 / 1.8
°C = 10°F – 32 / 1.8
°C= -12.22 10° C
°C = k-273
°C = 10 °K – 273 = -263 °C

El vaso A sigue estando a mayor temperatura.

!!!! PROBLEMAS DE LA UNIDAD 3 !!!!!

1. Una bobina rectangular de 50 vueltas y dimensiones de 5cm. x 10cm se deja caer desde una posicion donde B= 0 hasta una nueva posición donde B=0.5 T y se dirige perpendicularmente al plano de la bobina. Calcule la magnitud de la fem promedio inducida en la bobina si el desplazamiento ocurre en 0.25 s

ØB= (B2-B1) l= (0.5T -0T) (0.005m)2 = 0.0025 Tm2

/ε/= NAØB/ AT = 50 (0.0025Tm2)/ 0.25 s = 0.5 volts

3. Un anillo de aluminio con un radio de 5cm y una resistencia de 3x10-4 ohms se coloca sobre la parte superior de un largo solenoide con núcleo de aire , 1000 vueltas por metro y un radio de 3cm, como se indica en la figura . Suponga que la componente axial del campo producido por el solenoide sobre el área del extremo del solenoide es la mitad de intensa que en el centro del solenoide. Suponga que el solenoide produce un campo despreciable afuera de su área de sección transversal. a) Si la corriente en el solenoide esta aumentando a razón de 270 A/s. ¿ cúal es la corriente inducida en el anillo?

/ ε/ = d(BA) /dt = 0.5 µ0 nA dI/ dt = 0.48x10-3 volts
I anillo= ε /R = 4.8x10-4 / 3x10-4 =1.6 A

b) En el centro del anillo ¿ cual es el campo magnético producido por la corriente inducida en el anillo?

B anillo = µ0 I / 2r anillo = 20.1 µ

4. En la figura, encuentre la corriente que atraviesa la sección PQ la cual tiene una longitud a= 65 cm. El circuito se localiza en un campo magnético cuya magnitud varía con el tiempo de acuerdo con la expresión B= 1x10-3 T/s. Suponga que la resistencia por longitud del alambre es 0.1 ohm/m.

5.- Una bobina que se enrolla con 50 vueltas de alambre en la forma de un cuadrado se coloca en un campo magnetico de modo que la normal al plano de la bobina forme un angulo de 30 grados con la direccion del campo cuando el campo magnetico se incrementa uniformemente de 200 uT a 600uT. En 0.4 s. Una fem de 80 mv de magnitud se induce en la bobina ¿cual es la longitud total del alambre?
ε= d/dt (NBl2 Cosθ) = Nl2 ΔB Cosθ / Δt

l = √εΔt/ N ΔBCosθ = √(80x10-3V)(0.4s)/ 50(600x10-6 T -200x10-6 T) Cos 30
= 1.36 m

Distancia= 4lN= 4(1.36m)50= 272m

6. .-Una bobina circular que encierra una area de 100m2 esta integrada por 200 vueltas de alambre de cobre, al principio un campo magnetico uniforme de 1.10 T. apunta perpendicularmente hacia arriba a traves del plano de la bobina. la direccion del campo se invierte despues durante el tiempo que el campo esta cambiando su direccion. ¿ cuanta carga fluye a traves de la bobina si R= 5 homs?

7. Una bobina rectangular con resistencia R tiene N vueltas, cada una de longitud L y ancho w, la bobina se mueve dentro de un campo magnetico uniforme B a velocidad V ¿ cuales son la magnitud y direccion de la fuerza resultante sobre la bobina? a) Cuando esta entra al campo magnético, b) Cuando se mueve dentro del campo magnético, c) Cuando sale del campo.

8. Dos rieles que tienen resistencia despreciables estan separados a 10 cm por medio de un resitor de 5 homs. el circuito contiene tambien dos barras metalicas con resistencia de 10 homs y 15 homs que se desliza a lo largo de los rieles. Las barras se alejan del resitor con rapidez constante de 4m/s y 2 m/s respectivamente. se aplica un campo magnetico uniforme de 0.01 T de magnitud perpendicular al plano de los rieles, determine la corriente en el resistor de 5 homs.

9. Una bobina de 0.100m2 de area esta girando a 60 rev/s con el eje de rotacion perpendicular a un campo magnetico de 0.200 T. a) si hay 1000 vueltas en la bobina ¿cual es el maximo voltaje inducido en el ? b) cuando el maximo voltaje ocurre ¿ cual es la orientacion de la bobina repecto del campo magnetico?

10. Un largo solenoide, cuyo eje coincide con el eje x consta de 200 vueltas por metro de alambre que conduce una corriente estable de 15A. se forma una bobina enrollando 30 vueltas de lambre delgado alrededor de un armazon circular que tiene un radio de 8 cm. la bobina se supone dentro del solenoide y se monta sobre un eje que esta a un diametro de la bobina y coincide con el eje y, despues de la bobina se hace girar con una rapidez angular de 4 (3.1416) rad/s. el plano de la bobina esta en el plano yz en t=0. Determine la fem desarrollada en la bobina como funcion del tiempo.

11. En el ecuador cerca de la superficie de la tierra, el campo magnetico es aproximadamente de 50 homs/T. con direccion norte y el campo electrico es cercano a 100 N/C hacia abajo en clima favorable encuentre la fuerza gravitacional, electrica y magentica sobre un electron que se mueve a una velocidad instantanea de 6 x 10 6 m/s en direccion este en dicho ambiente.

12. Un alambre conduce una corriente estable de 2.40 A una seccion recta del alambre mide 0.750 m de largo y se encuentra a lo largo del eje x dentro de un campo magnetico uniforme de magnitud b= 160 T en la direccion x positiva si la corriente esta en la direccion +x ¿ cual es la fuerxa magnetica sobre la seccion positiva del alambre?

13. Una corriente de 1.70 mA se mantiene en una espira de circuito individual de 2 m de circunferencia un campo magnetico de 0.8 T se dirige paralelo al plano de la espira a) calcule el momento magnetico de la espira b) ¿cual es el momento de torsion ejercido sobre la espira por el campo magnetico?

14. Un alambre de 40 cm de largo conduce una corriente de 20 A se dobla en una espira y se coloca con su normal perperdicular a un campo magnetico con una intensidad de 0.520 T. ¿ cual es el momento de torsión sobre la espira si se dobla en la forma de a) Un triángulo equilatero b) Un cudrado c) Un circulo d) Cual momento de torsion es mas grande?

15. Un ión positivo con una sola carga tiene una masa de 3.20 x 10 -26 kg. despues de que es acelerado desde el reposo a traves de una diferencia de potencial de 833 v. el ion entra en un campo magnetico de 0.920 T. a lo largo de una direccion perpendicular a la direccion del campo. Calcule el radio de la trayectoria del ion en el campo.

!!!! UNIDAD 4 !!!!!

Pregunta 1: fuerza magnética en la parte superior del lazo....

Si un campo magnético se aplica en la positiva dirección-x, la fuerza magnética sobre el alambre que comprende la parte superior del lazo en cual dirección se dirige: x,-x, y,-y, z o -z?
-Desde que el campo magnetico esta en la direccion de x, la fuerza magnetica que siempre es perpendicular al campo no puede estar en la direccion de X.Dado que la actual se encuentra en la-y-dirección, la fuerza magnética, que siempre es perpendicular a la actual, no puede ser y en la dirección.
Dado que la actual esta en la direccion y, y el campo magnetico en la direccion x, entonces la regla de la mano derecha especifica que la fuerza debe de estar en la direccion z.


Examine las fuerzas magneticas actuando en otros segmentos del cable del lazo. Verifique que cada uno de esos puntos de fuerza vallan en la dirección predecida por la regla de la mano derecha.


Pregunta 2: Invertir el campo...


Si la direccion del campo magnetico se invierte, que le pasara a la direccion de la fuerza magnetica en cada uno de los cuatro lados del lazo?
Compruebe su respuesta invirtiendo el campo.
-Si el campo magnetico se incrementa positivamente la fuerza magnetica actúa para los lado exteriores del campo donde se encuentra, en cambio si se incremente el campo magnetico negativamente, las fuerzas en z actuan hacia el exterior y las fuerzas en y actúan hacia el interior, en cambuo el campo magnético ca al medio de la figura, hacia adentro.



Pregunta 3: Fuerza neta en el lazo....


Cual es la fuerza neta actuando en el lazo?
-Las fuerzas en la parte superior e inferior del bucle son iguales en magnitud (porque de igual magnitud actual, la duración y el campo magnético), pero en dirección opuesta, porque de lo contrario las direcciones de las corrientes. Por lo tanto, estas dos fuerzas de suma a cero. Lo mismo es cierto para las fuerzas de las dos partes en el cable de bucle. Por lo tanto, la fuerza neta en el bucle es igual a cero

...CAMPO MAGNETICO DE UN ALAMBRE ...

Pregunta 1: La Dirección del Campo Magnético
¿Cuál será el campo magnético aspecto positivo cuando las corrientes actuales a través del alambre? (Positivos actual se define a fluir fuera de la pantalla.)
Al mover las flechas azules del simulador que son las encargadas de indicar la carga y líneas de campo magnético del alambre; se observa que al traspasar una corriente positiva, las líneas de dicho campo aumentan conforme aumentamos los valores de la corriente y por consiguiente también el flujo aumenta.

Pregunta 2: Orientación del Campo Magnético
¿Qué hace el ángulo de campo magnético que en relación con la posición del vector que conecta el cable hasta el punto de interés?

Cuando se cambia la dirección del vector del campo magnético en un punto especifico se puede ver que las líneas del campo permanecen igual, sin embargo la distancia desde el punto de origen hasta un punto especifico varia dependiendo de su ubicación y es representado por la letra “r (radio)”, además también se genera un cambio radical en la intensidad de campo magnético representado por la letra B.

Pregunta 3: Magnitud a lo largo de una Línea Radial
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo de una línea que se extiende radialmente lejos de los cables?

Al parecer la magnitud del campo magnético no cambia ya que solo se esta ocasionando un movimiento en el vector director y lo único que cambia es el radio y la intensidad del campo.

Pregunta 4: Magnitud de Campo a lo largo de una Línea
¿La magnitud de los cambios sobre el terreno a lo largo de las líneas de campo circular?

De la misma forma que en la respuesta anterior, no se observa un cambio en la magnitud del campo al arrastrar el vector director alrededor de las líneas circulares. Lo único que cambias es el radio en el vector director y la intensidad de campo.

Pregunta 5: La Dependencia de la Actual
¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección del campo magnético, en el punto en el espacio que están estudiando, si el actual es el aumento?

Al momento de realizar el experimento se observa de forma gradual que tanto la magnitud como la dirección del campo magnético varían sustancialmente al generar un aumento en la corriente.

Pregunta 6: Volteando la Actual
¿Qué va a pasar con la magnitud y la dirección del campo magnético, en el punto en el espacio que están estudiando, si la corriente es volteado de positivo a negativo?

En este punto se observa que las circunferencias verdes que indican la magnitud del campo magnético cambian el sentido inverso de dirección, es decir, de derecha a izquierda, además también se produce un cambio en el vector director del campo magnético en dirección hacia abajo.

Pregunta 7: Plan Limaduras de Hierro
¿Qué va a pasar con el patrón de limaduras de hierro, si la corriente es volteada a un valor positivo?

En este caso la dirección de la flecha con respecto a las circunferencias verdes que indican el campo magnético no cambian de dirección, sin embargo el radio y la intensidad de la magnitud toman valores distintos, además el vector director regresa a la posición anterior, es decir a su posición original.

Pregunta 8: Dependencia Funcional en la Actual
¿Cuál es la dependencia funcional de campo magnético sobre las actuales para un recto, actual portadora de alambre?

Debido a que el campo magnético aumenta en una cantidad constante, para un aumento constante en la corriente, la dependencia debe ser lineal. Desde las gotas del campo a 0 cuando la corriente es 0, después la dependencia linear debe ser, de hecho, proporcional.

Pregunta 9: La Dependencia Funcional en la Distancia
¿Cuál es la dependencia funcional de campo magnético sobre una distancia de la recta, actual portadora de alambre?

Debido a que el campo magnético disminuye por un factor de dos ,cuando los aumentos de la distancia por un factor de dos la dependencia deben ser e l ~ 1/r. de B.

Pregunta 10: Ley Biot-Savart
¿Cuál es la distancia de un cable de llevar más allá de 10 A que el campo magnético es menos de 15 μT?

r=13.3 cm

Pregunta 11: Rompecabezas Biot-Savart
A 2 cm de largo objeto se coloca en el campo magnético de un alambre de 15 A. Un extremo del objeto está expuesto a un campo de 35 μT. ¿Qué gama de campos magnéticos de mayo, el otro extremo del objeto a ser expuestos?

El extremo del objeto en el campo de 35 µT se debe localizar en:

B = µI/2πr

r = µI/2πB

r = (4π x 10-7 Tm/A) (15 A)/2π (35 x T) 10-6

r = 0.086 M.

Así, el otro extremo del objeto debe estar entre 10.6 cm y 6.6 cm del alambre. Tapar esta dos distancias en la ley de Biot-Savart rinde campos magnéticos el µT 28 del µT y 45, respectivamente.

!!!!! CUESTIONARIO DEL EQUIPO 13!!!!!

(POTENCIAL ELECTRICO, ENERGIA Y POTENCIA)


1.- En cierta región del espacio el potencial está dado por V = A + Bx + Cy^3 + Dz^2, donde A, B, C y D son constantes. Cuál es el campo eléctrico en esta región?


















2.- Dos placas metálicas paralelas grandes tienen cargas opuestas de igual magnitud. Las separan una distancia de 45 mm y la diferencia de potencial entre ellas es de 360 V, a) Cuál es la magnitud del campo eléctrico (se supone uniforme) en la región entre las placas?, b) Cuál es la magnitud de la fuerza que este campo ejerce sobre una partícula con una carga de + 2.4 nC?, c) Con base en los resultados del inciso b), calcular el trabajo realizado por el campo sobre la partícula cuando ésta se traslada de la placa de mayor a la de menor potencial; d) Compare el resultado del inciso c) con el cambio de energía potencial de la misma carga, calculado a partir del potencial eléctrico.

!!!! CUESTIONARIO EQUIPO 12 !!!!

(POTENCIAL ELECTRICO, CAMPO Y FUERZA )

1.- Si el campo eléctrico en cierto punto es cero, Debe ser inevitable que el potencial eléctrico sea cero en ese punto? (Sugerencia: Considerar el efecto de un campo de un anillo con carga).


















2.- Cómo cambiarían los diagramas de la siguiente figura si se invirtiera el signo de cada carga?


























3.- Una carga eléctrica total de 3.5 nC está distribuida uniformemente en la superficie de una esfera metálica con un radio de 24 cm. Si el potencial es cero en un punto en el infinito, hallar el valor del potencial a las distancias siguientes del centro de la esfera: a) 48 cm; b) 24 cm; c) 12 cm.























Un anillo delgado con carga uniforme tiene un radio de 15 cm y una carga total de + 24 nC. Se coloca un electrón sobre el eje del anillo, a una distancia de 30 cm de su centro, obligándolo a permanecer en reposo sobre el eje del anillo. Después se deja libre el electrón; a) Describa el movimiento consecutivo del electrón, b) Hallar la rapidez del electrón cuando éste alcanza el centro del anillo.