FISICA_14_TERMO_MAQUINAS - Javier Solis

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Magdalena; Los Olivos; Ingeniería; Surco; Carabayllo Página 1 
FÍSICA 
SEMANA 14: TERMODINÁMICA. 
1ra LEY DE LA TERMODINÁMICA 
01. Respecto a la 1ra Ley de la Termodinámica, 
indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las si 
guientes proposiciones: 
I. La 1ra ley de la termodinámica es una expre-
sión de la conservación de la energía. 
II. Todo el calor entregado a un gas se convier- 
te en energía interna. 
III. Todo el calor entregado a un gas se convier 
te en trabajo. 
A) FVV B) VFV C) FFF 
D) VFF E) VVF 
 
02. Respecto a la convención de signos en la 1 
ra ley de la termodinámica, señale lo correcto: 
I. El calor perdido por el sistema se considera 
negativo. 
II. El trabajo es negativo cuando el sistema in-
crementa su volumen. 
III. El cambio de energía interna es positivo cu-
ando aumenta la energía interna del sistema 
A) Solo I B) solo II C) solo III 
D) I y II E) I y III 
 
03. Durante un proceso termodinámico un sis-
tema absorbe 500 calorías y se observa que se 
realiza sobre el sistema un trabajo de 418,6 J. 
¿Cuál es su cambio de energía interna (en J)? 
A) +81,4 B) −81,4 C) +2511,6 
D) +1674,4 E) −1674,4 
 
04. Un gas ideal encerrado en un recipiente ex- 
perimenta la pérdida de 300 calorías de calor 
y se expande realizado un trabajo de 744,2 J so 
bre su entorno. Determine su variación de e-
nergía interna, en J. 
A)+2 000 B) −2 000 C) +511,6 
D) −511,6 E) −1044,2 
 
05. En la figura se muestra el proceso isobárico 
que realiza un gas ideal entre dos estados ter- 
modinámicos A y B. Determine el cambio de la 
energía interna (en J) si el calor entregado fue 
de 1 000 cal. 
A) 186 
B) 386 
C) 586 
D) 986 
E) 1 806 
 
06. Un sistema realiza el proceso mostrado ab-
sorbiendo 300 J de calor, determine la varia-
ción de la energía interna, en J, que experimen-
ta. 
A) 200 
B) 195 
C) 305 
D) 400 
E) 100 
 
07. La figura muestra la gráfica presión vs volu 
men de un gas ideal monoatómico. Halle el ca-
lor absorbido por el gas al pasar del estado A al 
estado B. 
A) PoVo 
B) 4,5PoVo 
C) 2PoVo 
D) 2,5 PoVo 
E) 3PoVo 
 
08. Calcule el calor que un gas ideal diatómico 
recibe, en J, cuando se expande desarrollando el 
proceso indicado en el diagrama P –V adjun-to. 
A) 25 
B) 45 
C) 50 
D) 75 
E) 90 
 
09. Un gas ideal monoatómico experimenta el 
proceso de A hacia B mostrado en el diagrama 
P−V. ¿Cuáles de las siguientes proposiciones 
son correctas? 
I. Las temperaturas TA y TB son iguales. 
II. El proceso es isotérmico 
III. El calor transferido al gas es 0,5(a2 − b2) 
A) Sólo I 
B) Sólo II 
C) Sólo III 
D) Sólo I y II 
E) Sólo I y III 
CEPRE_2007-II 
 
10. Un gas sigue los procesos AFC y AJC. Si en el 
proceso AJC recibe 1 000 J de calor, ¿cuánto 
calor, en J, recibirá en el proceso AFC? 
 
3V0 V0 
P0 
2P0 
A 
B 
V 
P 
0,05 0,02 
1 000 
6 000 
P (Pa) 
V (m3) 
P (kPa) 
V (m3) 
20 
0,3 0,5 
B 
P(Pa) 
V ( m3) 
b 
a 
a b 
B 
A 
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A) 1 200 
B) 1 400 
C) 1 500 
D) 1 800 
E) 2 000 
 
11. Cuando un gas monoatómico ideal se lleva 
del estado A hacia el estado B, a través del pro-
ceso 1, tal como se muestra en el gráfico, el gas 
absorbe 1,2×105 J en forma de calor; pero si se 
lleva a través del proceso 2 el calor absorbido es 
1,6×105 J. Calcule el trabajo realizado por el gas 
(en 105 J) durante el proceso 2. 
A) 1,6 
B) 1,5 
C) 1,4 
D) 1,3 
E) 1,2 
PARCIAL_2 008-I 
 
12. Cuando un sistema pasa del estado A al es-
tado B a lo largo de la trayectoria ACB, el siste-
ma absorbe 120 J de calor y realiza 40 J de tra-
bajo. Si el sistema vuelve del estado B al estado 
A pero a lo largo de la trayectoria curva, el tra-
bajo realizado sobre el sistema es de 30 J. ¿Qué 
calor absorbe o cede el sistema durante el pro-
ceso B → A? 
A) Cede 50 J 
B) Absorbe 50 J 
C) Cede 110 J 
D) Absorbe 110 J 
E) Cede 80 J 
CEPRE 2 007-II 
 
13. En el ciclo termodinámico mostrado para un 
gas ideal, determine el calor transferido al gas 
en A–B–C (en kJ), si en el proceso C–A se perdió 
60 kJ de calor. 
A) 60 
 
B) 100 
 
C) 140 
 
D) 180 
 
E) 240 
 
14. Un gas ideal experimenta un proceso rever 
sible siguiendo la trayectoria ABCDA, mostra-
da en el diagrama presión vs volumen. Señale 
las proposiciones correctas: 
I. La energía interna del gas disminuye en el 
proceso ABC 
II. El gas gana calor en el tramo CDA. 
III. En los estados B y D, el gas posee la misma 
energía interna. 
IV. El trabajo neto del ciclo es cero. 
A) Solo I 
B) solo II 
C) solo III 
D) solo IV 
E) ninguna 
 
15. Un gas ideal contenido en un recipiente 
experimenta el proceso termodinámico mos-
trado en la figura. Diga cuál de las siguientes 
afirmaciones es correcta. (UNI_2004-II) 
 
 
 
 
 
 
 
A) La temperatura en A y B son iguales 
B) En AB, el ambiente hace trabajo sobre el gas 
C) En CD, el gas cede calor al ambiente. 
D) De C a D, la temperatura aumenta 
E) En DA, el gas cede calor al ambiente 
 
MÁQUINAS TÉRMICAS 
16. Determine la verdad (V) o falsedad (F) de 
las siguientes proposiciones: 
I. Una máquina térmica es aquél sistema que 
permite transformar energía térmica en cual-
quier otra forma de energía. 
II. Las máquinas térmicas poseen muy baja efi-
ciencia. 
III. En la actualidad no se utilizan las máquinas 
térmicas. 
A) FFF B) VVV C) FVV 
D) FFV E) FVF 
 
17. Señale las proposiciones correctas: 
I. El calor disipado puede ser mayor al trabajo 
desarrollado por la máquina térmica. 
II. Las máquinas térmicas no cumplen el princi 
pio de conservación de energía. 
III. Una máquina térmica funciona siempre con 
dos focos térmicos. 
P(Pa) 
V(m3) 
0,6 0,2 
A 
B 
2,0×105 
2,5×105 
(2) 
(1) 
P 
V 
B 
C 1 
7 
A 
0 0,2 0,6 
P (105 Pa) 
V (m3) 
P 
V 
B C 
A 
V 
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A) Todas B) solo I C) solo II 
D) solo III E) I y III 
 
18. En una máquina térmica se observa que el 
calor perdido hacia el sumidero es cuatro ve-
ces el trabajo realizado por la máquina. ¿Qué 
eficiencia, en %, tiene ésta máquina? 
A) 25 B) 40 C) 20 
D) 75 E) 50 
 
19. Una máquina térmica recibe 1 200 J de e-
nergía térmica en cada ciclo de funcionamien-
to. Si su eficiencia es 18%, cuanta energía tér-
mica pierde al foco frío en un ciclo. 
A) 336 B) 864 C) 600 
D) 418 E) 836 
 
20. En la figura se muestra el ciclo termodiná-
mico que sigue durante su funcionamiento una 
máquina térmica y los calores que gana y pier-
de en cada proceso. Determine su eficiencia. 
A) 35% 
B) 65% 
C) 30% 
D) 15% 
E) 85% 
 
21. Un gas ideal desarrolla un ciclo termodiná-
mico constituido por 3 procesos: isobárico, iso 
métrico e isotérmico. Las cantidades de calor 
involucrados en cada proceso son 5Q, 3Q y Q, 
respectivamente. Determine la eficiencia, en %, 
del ciclo. 
A) 10 
B) 15 
C) 20 
D) 25 
E) 40 
 
22. Una máquina térmica funciona con un gas 
ideal monoatómico que desarrolla el ciclo mos 
trado en la figura. Halle la eficiencia del ciclo. 
A) 10,5 % 
 
B) 12,3 % 
 
C) 15,5 % 
 
D) 20,5 % 
 
E) 22,2 % 
23. Una máquina térmica realiza el ciclo termo 
dinámico mostrado con un gas ideal monoató-
mico. Halle su eficiencia térmica en %. 
A) 13,33 
 
B) 23,12 
 
C) 27,56 
 
D) 32,42 
 
E) 36,58 
 
24. La figura muestra los ciclos ABCDA y DCEFD 
que son realizados por un gas ideal monoató-
mico. Si la eficiencia del ciclo ABCDA es ε1 y la 
eficiencia del ciclo DCEFD es ε2, hallar ε2/ε1. 
A) 11/16 
B) 3/4 
C) 13/16 
D) 7/8 
E) 15/16 
PARCIAL_2010-I 
 
25. Determine la eficiencia de una máquina tér 
mica que trabaja según el ciclo 1-3-4-1, si la efi 
ciencia de la máquina térmica que trabaja se-
gún el ciclo 1-2-3-4-1 es ε = 40% 
A) 75% 
B) 40% 
C) 20% 
D) 25% 
E) 60% 
IEN_UNI-2018-I 
 
CICLO DE CARNOT 
26. Con relaciónal ciclo de Carnot, podemos 
afirmar: 
I. Su eficiencia es 100% 
II. Determina la máxima eficiencia que una má-
quina térmica puede alcanzar, trabajando en-
tre dos focos térmicos, uno caliente (T1) y otro 
frío (T2). 
III. La expresión: ε = 1 ‒ (T2/T1) se cumple sólo 
en aquellos procesos que siguen el ciclo de 
Carnot. 
A) FVF B) FVV C) VFV 
D) VVF E) VFF 
 
27. Con respecto a una MT que opera bajo el ci-
clo de Carnot, indique las proposiciones falsas: 0 Vo 3Vo 
P 
V 
Po 
3Po 
P 
V 1 
2 3 
4 
P 
V 
2Q 
3Q 
3,5Q 
0 Vo 2Vo 
P 
V 
Po 
2Po 
3Vo 
B C E 
F D A 
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I. Su rendimiento es el mayor posible para 2 
temperaturas determinadas. 
II. Solo en este ciclo se puede usar la relación de 
Kelvin. 
III. Presenta dos procesos adiabáticos e isobá-
ricos alternados. 
A) II y III B) I y II C) I y III 
D) solo II E) solo III 
 
28. Una maquina térmica ideal de gas opera en 
un ciclo de Carnot entre 227 °C y 127 °C absor-
biendo 6×104 cal de la temperatura superior. 
La cantidad de trabajo, en kcal, que es capaz de 
ejecutar esta máquina es: 
A) 12 B) 16 C) 20 
D) 28 E) 34 UNI_2010-I 
 
29. Una maquina térmica que usa un gas ideal 
realiza un ciclo de Carnot con temperaturas de 
300 °C y 100 °C, absorbiendo una cantidad de 
calor igual a 6×103 kcal. Calcule aproximada-
mente el trabajo que dicha máquina realiza por 
ciclo, en kJ. (1 cal = 4,186 J) 
A) 4,2×103 B) 6,3×103 C) 8,8×103 
D) 10,9×103 E) 12,4×103 UNI_2013-II 
 
30. Dos moles de gas helio monoatómico desa-
rrollan el ciclo de Carnot entre dos focos térmi 
cos, uno de 327 °C y el otro 127 °C, calcule (en 
Joules) el trabajo que el gas realiza durante la 
expansión adiabática. (R = 8,31 J/mol.K) 
A) 24,93 B) 41,55 C) 342,62 
D) 784,13 E) 4986 UNI_2015-II 
 
31. Seis moles de un gas ideal diatómico realizan 
un ciclo de Carnot. Si en la expansión adiabática el 
gas desarrolla 74 700 J de trabajo y el foco calien-
te está a una temperatura de 1 000 K, calcule la 
temperatura del foco frío en °C. (R = 8,3 J/mol.K) 
A) 600 B) 400 C) 327 
D) 227 E) 127 
 
2DA LEY DE LA TERMODINAMICA 
32. Con respecto a las siguientes proposiciones 
indique si son verdaderas (V) 0 falsas (F). 
I. La Segunda Ley de la Termodinámica esta-
blece los fenómenos térmicos imposibles de 
ocurrir en la naturaleza. 
II. La Segunda Ley de la Termodinámica esta-
blece que es imposible construir una MT cuya 
eficiencia sea 100%. 
III. Todas las MT que trabajan con ciclos rever-
sibles tienen igual rendimiento. 
A) FVF B) VVV C) VVF 
D) FVV E) VFV 
33. Indique la verdad (V) o falsedad (F) de las 
siguientes proposiciones. 
I. La Segunda Ley de la Termodinámica en la for-
ma del enunciado de Clausius afirma que: es impo 
sible construir una máquina térmica ciclica y que 
no produzca otro efecto más que transferir ener-
gía térmica continuamente de un objeto a otro de 
mayor temperatura. 
II. La Segunda Ley de la Termodinámica en la for-
ma del enunciado de Kelvin-Planck afirma que: es 
imposible construir una máquina térmica que 
operando en un ciclo, no produzca otro efecto que 
la absorción de energía térmica de un depósito y la 
realización de una cantidad igual de trabajo. 
III. El enunciado de Clausius y el de Kelvin- 
Planck son equivalentes. 
A) VVV B) VVF C) FFV 
D) FVV E) VFF 
 
34. Con respecto a la 2da Ley de la Termodiná-
mica, ¿Cuál de las proposiciones son verdade-
ras (V) o falsas (F)? 
I. El calor suministrado a una máquina térmica 
puede ser transformado completamente en tra-
bajo 
II. El calor fluye espontáneamente de un cuer-
po frío a otro más caliente. 
III. Puede existir una máquina térmica con una 
eficiencia del 100 % 
A) VFV B) FVF C) FFF 
D) VFF E) FFV 
 
35. Según la 2da Ley de la Termodinámica, po-
demos afirmar: 
I. Sólo las máquinas ideales tiene una eficien-
cia del 100%. 
II. Todas las máquinas ideales tiene la misma 
eficiencia. 
III. El calor que expulsa una máquina térmica 
no se puede usar para alimentar otra. 
A) Todas B) I y II C) solo II 
D) II y III E) ninguna 
 
CARGA ELÉCTRICA 
36. Señale verdadero (V) o falso (F) a las sigui 
entes proposiciones: 
I. Se crea cuando se hacen frotar dos cuerpos. 
II. La carga es una cantidad derivada cuyas di-
mensiones son IT–1. 
III. La magnitud de la carga eléctrica de un pro 
tón es mucho mayor que la de un electrón. 
A) VVV B) VVF C) FFV 
D) FVF E) FFF 
 
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37. Indique verdadero (V) o falso (F) según co 
rresponda: 
I. Si un cuerpo está electrizado positivamente, 
entonces este ha perdido electrones a partir de 
su estado neutro. 
II. La cantidad de carga eléctrica de todo cuer- 
po es un múltiplo de 1,6×10–19 C. 
III. La transferencia de carga eléctrica entre 
dos cuerpos electrizados es debido a la trans-
ferencia de protones. 
A) VFV B) VVF C) VFF 
D) FVF E) FVV 
 
38. Un estudiante realiza un experimento para 
medir la carga eléctrica de 4 cuerpos. Los si-
guientes son sus resultados experimentales: 
Q1 = +7,2×10−19 C Q2 = −22,4×10−19 C 
Q3 = −8,8×10−19 C Q4 = +24×10−19 C 
¿Cuáles de las mediciones no son compatibles 
con sus conocimientos teóricos? 
A) Q1 y Q3 B) Q3 y Q4 C) Q1 y Q2 
D) Q2 y Q4 E) Q1 y Q4 
 
39. Al realizar un experimento de laboratorio 
se obtiene los resultados de la carga eléctrica 
de 3 cuerpos A, B y C: −4,8×10−19 C, −11,2× 
10−19 C y −18,4×10−19 C respectivamente. 
¿Qué resultados son incompatibles con la teo-
ría y deben ser revisados? 
A) A B) B C) C 
D) A y B E) B y C 
 
LEY DE COULOMB 
40. Determine la verdad (V) o falsedad (F) de 
las siguientes proposiciones? 
I. A diferencia de la fuerza de gravitación (de 
newton) que solo es atractiva, la fuerza elec-
trostática (de coulomb) puede ser de atrac-
ción y repulsión. 
II. La fuerza electrostática cumple el principio 
de superposición. 
III. Entre dos cuerpos cargados que interac-
túan entre sí, el de mayor carga experimenta 
una mayor fuerza. 
A) VVV B) VVF C) FVV 
D) FVF E) VFF 
 
41. Dos cargas puntuales q1 y q2 se repelen con 
una cierta fuerza F. Suponga que el valor de q1 
se hace igual a 3q1 y el valor de q2 se hace igual 
a 12q2. Sea A la distancia entre las cargas q1 y q2 
y sea B la distancia entre las cargas 3q1 y 12q2. 
Para que la magnitud de la fuerza F per-
manezca invariable, el cociente B/A debe ser 
igual a: 
A) 2 B) 4 C) 6 
D) 9 E) 36 FINAL_2011-I 
 
42. Dos cargas puntuales se repelen con una 
fuerza de magnitud 5 N. Si una de las cargas se 
duplica y la distancia entre ellas se reduce a la 
mitad, determine la variación de la fuerza (en 
N) que sufren las cargas. 
A) 15 B) 20 C) 35 
D) 40 E) 55 
 
43. En la figura se muestran dos pequeñas es-
feras con igual masa y con cargas de +4 x 10−8 
C y −8 x 10−8 C en equilibrio como se muestra 
en la figura. Determine la tensión, en mN, del 
hilo de seda que sostiene la esferita superior. 
A) 72 
B) 96 
C) 144 
D) 216 
E) 288 
 
44. La figura muestra 2 esferitas metálicas pe-
queñas, que poseen masas de 5 g c/u, y cargas 
+Q y −Q. Calcule la magnitud de la carga que 
poseen cada esferita, en nC, y la tensión en el 
hilo, en mN, respectivamente. g = 9,8 m/s2 
A) 140; 49 
B) 140; 98 
C) 14; 49 
D) 14; 98 
E) 10; 98 
 
45. Dos esferitas idénticas, pesan 120 N cada 
una, poseen igual carga y cuelgan de hilos de 
seda. Si el sistema permanece en la posición 
mostrada, determine la magnitud de la carga, 
en µC, que posee cada esferita. 
A) 2 
B) 12 
C) 36 
D) 6 
E) 9 
 
2 cm 
6 cm 
+Q 
−Q 
5 cm 5 cm 37° 37° 
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Q1 
Q2 
46. En la figura se muestran dos pequeñas es-
feras idénticas que poseen cargas de 2 μC cada 
una. Las esferas se encuentran en reposo 
suspendidas de hilos de seda de 30 cm de 
longitud. Hallela tensión (en N) en cada uno de 
los hilos. 
A) 1,5 
B) 2,7 
C) 1,2 
D) 2,4 
E) 1,8 
 
47. Las partículas mostradas se encuentran tal 
como se indica en el gráfico. Si las partículas A, 
B y C son de cantidades de carga 3 μC, 1 μC y –
12 μC, respectivamente, calcule el módulo de la 
fuerza electrostática total, en mN, sobre la 
partícula B. 
A) 54,0 
B) 27,0 
C) 13,5 
D) 10,5 
E) 0 
 
48. Se muestran tres partículas electrizadas fi-
jas. Calcule el módulo de la fuerza electrostáti 
ca resultante, en kN, sobre la partícula 2. (q1 = 
4 mC; q2 = 5 μC; q3 = –1 mC). 
A) 18,5 
B) 17,5 
C) 18 
D) 23 
E) 16 
 
49. Se tienen dos partículas electrizadas Q1 y 
Q2. Si Q1= +6 μC, ¿cuál es el valor de Q2 para 
que la fuerza electrostática resultante sobre 
una tercera carga q ubicada en el punto A sea 
vertical? 
A) 2 
B) 3 
C) 3 3 
D) 5 
E) 2 3 
 
50. La partícula electriza con q > 0, abando-
nado en P, experimenta una fuerza eléctrica re 
sultante vertical. ¿Cuánto es la cantidad de 
carga eléctrica, en µC, de la esfera B? 
A) 27 
 
B) – 54 
 
C) – 9 
 
D) – 27 
 
E) 81 
 
ANIBAL MALGER 
 
 
 
 
20 cm