Examen de Termodinámica: Primera y Segunda Ley
Preguntas del examen
Según la primera ley de la termodinámica, ¿qué expresión es correcta cuando Q representa calor recibido por el sistema y W el trabajo realizado por el sistema?
Un sistema recibe 500 J de calor y realiza 200 J de trabajo. ¿Cuál es su cambio de energía interna?
¿Qué sucede con la energía interna de una cantidad fija de gas ideal durante un proceso isotérmico?
¿Qué caracteriza a un proceso adiabático?
¿Cuál es la ecuación de estado de un gas ideal?
Un gas ideal ocupa 3 L a 2 atm. Si se expande isotérmicamente hasta 6 L manteniendo la misma cantidad de gas, ¿cuál es su presión final?
Una máquina térmica recibe 200 J de calor y entrega 50 J de trabajo neto por ciclo. ¿Cuál es su eficiencia térmica?
¿Qué establece el enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica?
¿Qué establece la segunda ley sobre la entropía total de un sistema aislado?
¿Qué hace un refrigerador convencional durante su funcionamiento?
Solucionario con explicaciones
(ver respuestas)
- Según la primera ley de la termodinámica, ¿qué expresión es correcta cuando Q representa calor recibido por el sistema y W el trabajo realizado por el sistema?
Respuesta: a) ΔU = Q − W.
Con la convención de trabajo realizado por el sistema, la variación de energía interna equivale al calor recibido menos el trabajo realizado.
- Un sistema recibe 500 J de calor y realiza 200 J de trabajo. ¿Cuál es su cambio de energía interna?
Respuesta: d) +300 J.
ΔU = Q − W = 500 − 200 = +300 J.
- ¿Qué sucede con la energía interna de una cantidad fija de gas ideal durante un proceso isotérmico?
Respuesta: b) Permanece constante.
La energía interna de un gas ideal depende de la temperatura; en un proceso isotérmico permanece constante.
- ¿Qué caracteriza a un proceso adiabático?
Respuesta: e) Ausencia de transferencia de calor entre el sistema y su entorno.
En un proceso adiabático, Q = 0, aunque pueden variar la temperatura y la energía interna.
- ¿Cuál es la ecuación de estado de un gas ideal?
Respuesta: c) PV = nRT.
La ley de los gases ideales relaciona presión, volumen, cantidad de sustancia y temperatura absoluta.
- Un gas ideal ocupa 3 L a 2 atm. Si se expande isotérmicamente hasta 6 L manteniendo la misma cantidad de gas, ¿cuál es su presión final?
Respuesta: a) 1 atm.
Según la ley de Boyle, P₁V₁ = P₂V₂. Entonces P₂ = (2 × 3)/6 = 1 atm.
- Una máquina térmica recibe 200 J de calor y entrega 50 J de trabajo neto por ciclo. ¿Cuál es su eficiencia térmica?
Respuesta: d) 25 %.
Eficiencia = trabajo neto/calor recibido = 50/200 × 100 = 25 %.
- ¿Qué establece el enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica?
Respuesta: b) Que una máquina que opera en un ciclo no puede convertir íntegramente en trabajo el calor tomado de una sola fuente térmica.
La segunda ley impide una máquina térmica cíclica cuyo único efecto sea convertir totalmente en trabajo el calor extraído de un solo reservorio.
- ¿Qué establece la segunda ley sobre la entropía total de un sistema aislado?
Respuesta: e) Que no disminuye; aumenta en procesos irreversibles y permanece constante en procesos reversibles ideales.
Para un sistema aislado, la entropía total no puede disminuir según la segunda ley de la termodinámica.
- ¿Qué hace un refrigerador convencional durante su funcionamiento?
Respuesta: c) Extrae calor de una región fría y lo transfiere hacia una región más caliente mediante aporte de trabajo.
Un refrigerador utiliza trabajo externo para transferir calor desde un espacio a menor temperatura hacia otro a mayor temperatura.
Sobre este examen
- Preguntas: 10 de opción múltiple con una sola respuesta correcta
- Tiempo recomendado: unos 15 minutos (1,5 min por pregunta)
- Corrección: automática, con explicación de cada respuesta
- Alternativas: a) a e), con una respuesta correcta
Qué evalúa: Resuelve diez preguntas sobre primera ley, gases ideales, procesos térmicos, entropía, eficiencia de motores y refrigeración.
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