13.7: Ejercicios
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Considera un sistema de dos objetos en contacto, uno inicialmente más caliente que el otro, para que puedan intercambiar directamente energía térmica, aislados del resto del mundo. Según las leyes de la termodinámica, ¿qué debe pasar con la energía total y la entropía del sistema? (¿Cambian, aumentan, disminuyen, se mantienen constantes...?)
Ejercicio\(\PageIndex{2}\)
Considere los mismos dos objetos en el Problema 1 y supongamos que la capacidad calorífica del objeto más frío es mucho mayor que la capacidad calorífica del más caliente. Cuando el sistema alcance el equilibrio térmico, ¿su temperatura final estará más cerca de la temperatura inicial del objeto caliente, el objeto más frío , o exactamente a mitad de camino entre las dos temperaturas iniciales? ¿Por qué?
Ejercicio\(\PageIndex{3}\)
¿Cuál de las siguientes no es una formulación válida de la segunda ley de la termodinámica?
- Para cualquier sistema en equilibrio térmico, existe una variable de estado, llamada entropía, con la propiedad de que nunca podrá disminuir para un sistema cerrado.
- No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la transferencia de calor de un enfriador a un cuerpo más caliente.
- Es imposible que un motor que opera en un ciclo, tomando calor de un depósito caliente a temperatura\(T_h\) y agotando calor a un depósito frío a temperatura\(T_c\), haga trabajo con una eficiencia mayor a la\(1 − T_c/T_h\).
- La entropía de cualquier sistema va a cero ya que\(T\) (la absoluta, o Kelvin) la temperatura va a cero.
Ejercicio\(\PageIndex{4}\)
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?
- Una vez que aumenta la entropía de un sistema, es imposible volver a bajarlo.
- Una vez que alguna cantidad de energía mecánica se convierte en energía térmica, es imposible volver a convertir alguna de ella en energía mecánica.
- Siempre es posible reducir la entropía de un sistema, por ejemplo, enfriándolo.
- Todas las afirmaciones anteriores son ciertas.
- Ninguna de las afirmaciones anteriores es cierta.
Otras preguntas
- ¿Se puede decir la temperatura de un gas midiendo la energía cinética traslacional de una sola molécula?
- ¿Una baraja barajada de cartas tiene más o menos entropía (en el sentido termodinámico) que un juego de cartas idéntico y ordenado? Supongamos que están a la misma temperatura.
- Una molécula de gas diatómico \(O_2\), tal como, puede almacenar energía cinética en forma de vibraciones y rotaciones, además de solo traslación del centro de masa. Por el contrario, una molécula de gas monoatómico como la que prácticamente no\(C\) tiene energía cinética (a temperaturas normales) que no sea la energía cinética traslacional. ¿Qué tipo de gas espera que tenga una mayor capacidad calorífica molar (capacidad calorífica por molécula)?