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WorksheetsFundamentos de la Termodinámica y Leyes de los Gases Perfectos
Total questions: 51
Worksheet time: 26mins
¿Qué estudia la termodinámica en relación con los sistemas físicos?
La cinemática de partículas relativistas
Las relaciones entre calor y trabajo
La estructura atómica de los materiales
La dinámica de campos electromagnéticos
Selecciona las afirmaciones correctas sobre una máquina térmica.
Convierte energía térmica en energía mecánica
Opera aprovechando el calor recibido
Necesita calor de combustión o reacción química
Reduce la temperatura sin realizar trabajo útil
Cuando un cuerpo absorbe calor y se dilata, ¿qué signo tiene el trabajo y qué ocurre con la energía interna?
Trabajo positivo y aumenta la energía interna
Trabajo negativo y disminuye la energía interna
Trabajo positivo y disminuye la energía interna
Trabajo cero y la energía interna constante
En un proceso iso-térmico para un gas ideal, ¿qué relación expresa la ley de Boyle-Mariotte?
Presión directamente proporcional al volumen
Volumen proporcional al número de moles
Presión inversamente proporcional al volumen
Temperatura proporcional al volumen
En un recipiente flexible, si la temperatura absoluta se duplica manteniendo la presión constante, ¿qué ocurre con el volumen según la 1ª ley de Gay-Lussac?
El volumen aumenta un 50%
El volumen se duplica
El volumen se reduce a la mitad
El volumen permanece constante
En un recipiente rígido, si la temperatura aumenta, ¿cómo varía la presión de acuerdo con la 2ª ley de Gay-Lussac?
La presión cambia de forma cuadrática
La presión permanece constante
La presión disminuye linealmente
La presión aumenta proporcionalmente
Identifica las constantes y variables en la ecuación de estado de los gases ideales PV = nRT.
T no interviene en el estado
R es constante universal
n es cantidad de sustancia
P y V son variables de estado
Para un gas ideal que pasa de (P1, V1, T1) a (P2, V2, T2), ¿qué igualdad es coherente con las leyes combinadas?
P1·V1/T1 = P2·V2/T2
P1+V1/T1 = P2+V2/T2
P1·T1/V1 = P2·T2/V2
P1/V1·T1 = P2/V2·T2
En el Primer Principio, ¿qué relación vincula calor, trabajo y energía interna de un sistema cerrado?
ΔU = −Q − W
ΔU = Q + W
ΔU = W − Q
ΔU = Q − W
Según las convenciones de signo, ¿cuál es verdadero para el calor y el trabajo?
Trabajo del sistema es positivo
Calor cedido es positivo
Trabajo sobre el sistema es positivo
Calor absorbido es positivo
El Segundo Principio establece que:
El trabajo se convierte íntegramente en calor
El calor se convierte totalmente en trabajo
Ninguna máquina transforma todo el calor en trabajo
Toda máquina térmica es perfectamente reversible
En una transformación isobárica de un gas ideal, ¿cuál es la expresión del trabajo?
W = nR ln(V2/V1)
W = 0 siempre
W = Δp · V
W = p ΔV
En una transformación isocora, ¿qué ocurre con el trabajo y la variación de energía interna?
W<0 y ΔU=−Q
W>0 y ΔU=0
W=0 y ΔU=Q
W=Q y ΔU=0
En una transformación isotérmica de gas ideal:
T constante y ΔU=0
T variable y ΔU=Q
T constante y ΔU>0
T constante y Q=0
En una transformación adiabática ideal, ¿qué afirmación describe mejor el proceso?
Q=0 y la curva vertical
Q<0 y la curva horizontal
Q>0 y la curva menos pendiente
Q=0 y la curva es más pendiente
En un ciclo termodinámico, ¿cuál es la variación de la energía interna tras completar el ciclo?
ΔU total es nula
ΔU total es positiva
ΔU total depende del camino
ΔU total es negativa
En el tramo 1→2 del ciclo representado, el trabajo W es:
Positivo por expansión
Negativo por compresión
Cero por trayectoria vertical
Indefinido sin temperatura
El signo del trabajo total de un ciclo horario corresponde a:
Trabajo positivo, motor térmico
Trabajo negativo, motor térmico
Trabajo positivo, máquina frigorífica
Trabajo nulo, ciclo reversible
En un ciclo antihorario, ¿qué máquina describe mejor el proceso y el signo del trabajo?
Frigorífica y trabajo positivo
Frigorífica y trabajo negativo
Turbina y trabajo positivo
Motor térmico y trabajo positivo
Para un gas ideal en isoterma, ¿qué relación vincula calor y trabajo?
Q = W
Q = 0
Q = ΔU
Q = −W
Según el diagrama, ¿qué transforma una máquina térmica directa en un motor de combustión interna?
Energía eléctrica en calor Q2
Diferencia de temperatura en energía potencial
Trabajo en diferencia de temperatura
Calor Q1 en trabajo W y pérdidas Q2
En una máquina térmica inversa (como bomba de calor), ¿qué proceso describe mejor su funcionamiento?
Usa trabajo W para generar una ΔT
Convierte ΔT directamente en trabajo W
Convierte Q2 en Q1 sin trabajo
Produce W y aumenta ambas temperaturas
Identifica el sentido del flujo de calor en una máquina térmica directa y en una inversa.
Inversa: de foco frío a foco caliente
Directa: de foco frío a foco caliente
Inversa: de foco caliente a foco frío
Directa: de foco caliente a foco frío
¿Cuál afirmación sobre trabajo W en las máquinas térmicas es correcta?
En la inversa, W no afecta a la ΔT
En la directa, parte del calor se convierte en W
En la inversa, W se produce al enfriar el foco frío
En la directa, W se consume para mover calor
Según el diagrama de clasificación, ¿cuál es la energía útil asociada a un motor térmico?
Calor cedido Q1 al ambiente
Energía interna almacenada
Radiación térmica dispersa
Trabajo W entregado al eje
Calor extraído Q2 del foco frío
En la clasificación mostrada, ¿qué dispositivo tiene como energía útil el calor extraído Q2?
Generador eléctrico autónomo
Turbina de vapor idealizada
Máquina frigorífica doméstica
Bomba de calor aire‑agua
Motor térmico convencional
Selecciona TODAS las opciones que representan correctamente la energía útil indicada para cada equipo en el esquema.
Máquina frigorífica → Calor cedido Q1
Motor térmico → Trabajo W
Motor térmico → Calor extraído Q2
Bomba de calor → Calor cedido Q1
Observando el diagrama del motor térmico con pistones, ¿qué conversión de energía realiza principalmente?
Energía potencial a energía cinética
Energía eléctrica a energía química
Energía radiante a energía eléctrica
Energía mecánica a energía térmica
Energía térmica a trabajo mecánico
En el motor de pistones ilustrado, ¿qué componente transforma el movimiento lineal de los pistones en rotación útil?
Culata con bujías y cámaras
Múltiple de admisión presurizada
Válvulas de admisión y escape
Cigüeñal conectado a bielas
Colector de refrigeración externa
En una máquina frigorífica, ¿qué proceso permite extraer calor del interior de un recinto hacia el exterior según el ciclo de refrigeración mostrado en el diagrama?
Intercambio térmico directo por conducción sólida
Compresión del refrigerante seguida de condensación
Expansión adiabática del aire ambiental exterior
Calentamiento resistivo del evaporador por Joule
Observando el flujo en rojo en el diagrama, ¿qué etapa ocurre inmediatamente después de la compresión del refrigerante en un ciclo típico de refrigeración por vapor?
Condensación a alta presión en el condensador
Detención del flujo para equilibrar presiones
Evaporación a baja presión en el evaporador
Mezcla del refrigerante con aire ambiente
Selecciona las funciones correctas de los componentes clave de una máquina frigorífica que se infieren del diagrama.
Condensador: libera calor al medio exterior
Compresor: eleva presión y temperatura del refrigerante
Válvula de expansión: reduce presión y temperatura del fluido
Evaporador: absorbe calor del espacio a enfriar
Resistencia eléctrica: calienta el espacio refrigerado
En el diagrama, ¿qué función realiza el compresor dentro de la bomba de calor durante el ciclo de calefacción?
Eleva la presión y temperatura del refrigerante
Disipa calor al ambiente exterior con aletas
Invierte el flujo del aire entre unidades
Reduce la presión del refrigerante en expansión
Según el flujo mostrado, ¿dónde se libera el calor útil para calentar el espacio?
En la unidad interior a través del intercambiador
En la unidad exterior junto al ventilador
Dentro del compresor por fricción mecánica
En el tubo capilar antes del evaporador
Identifica las dos transformaciones clave de energía/estado del refrigerante que se observan en el ciclo de calefacción del diagrama.
Fusión del refrigerante para mejorar caudal
Ionización del refrigerante para aumentar conductividad
Evaporación absorbiendo calor en el exterior
Condensación liberando calor en el interior
Compresión que aumenta presión y temperatura
En un motor térmico que absorbe Q1 del foco caliente y cede Q2 al foco frío, ¿cuál es la expresión correcta de la eficiencia en términos de Q1 y Q2?
Q1 dividido por Q2 más Q1
Q2 dividido por Q1 menos Q2
(Q1 − Q2) dividido por Q1
Q1 menos Q2 dividido por Q2
Una máquina frigorífica extrae Q2 del foco frío y requiere un trabajo W. ¿Cuál es su coeficiente de rendimiento (COP)?
Q1 menos Q2 dividido por W
Q1 dividido por W
W dividido por Q2
Q2 dividido por W
Una bomba de calor entrega Q1 al foco caliente consumiendo un trabajo W. ¿Cuál es su coeficiente de rendimiento?
Q1 dividido por W
Q2 dividido por W
Q1 menos Q2 dividido por W
W dividido por Q1
¿Cuál afirmación describe correctamente por qué una máquina térmica inversa puede tener rendimiento superior al 100%?
Porque el trabajo se convierte íntegramente en calor perdido
Porque el compresor no aporta energía mecánica
Porque Q2 es siempre mayor que Q1 en inversas
Porque Q1 incluye el calor extraído más el trabajo
Selecciona todas las expresiones equivalentes al trabajo neto W en un ciclo térmico ideal con intercambios Q1 y Q2.
W = Q1 − Q2
W = Q2 − Q1
W = η por Q1
W = Q1 + Q2
W dividido por Q1 ≤ 1
Para un motor térmico, ¿qué condición debe cumplir su eficiencia η en operación real?
Ser estrictamente mayor que 1
Ser menor que o igual a 1
No depende de Q1 ni Q2
Ser exactamente igual a 1
Un sistema inverso mueve calor desde el foco frío al caliente. ¿Qué magnitud se toma como 'energía útil' al calcular el COP de la bomba de calor?
El calor entregado al foco caliente Q1
La diferencia Q1 menos Q2
El calor extraído del foco frío Q2
El trabajo suministrado por el compresor W
¿Qué característica define al ciclo de Carnot ideal respecto a sus transformaciones?
Consta de dos isotermas y dos adiabáticas
Incluye dos isóbaras y dos isocoras
Presenta cuatro procesos irreversibles
Tiene tres expansiones y una compresión
En la expansión isotérmica (1→2) del ciclo de Carnot, ¿qué ocurre con el sistema?
No hay calor y aumenta temperatura
Cede Q2 y recibe trabajo
No hay trabajo y disminuye volumen
Absorbe Q1 y realiza trabajo
Durante la expansión adiabática (2→3), ¿cuál es la relación correcta entre calor y variación de energía interna?
Q = 0 y ΔU = −W
Q = Q1 y ΔU = 0
Q = 0 y ΔU = +W
Q ≠ 0 y ΔU = 0
En la compresión isotérmica (3→4), ¿qué intercambio energético sucede?
No hay calor y aumenta volumen
No hay trabajo y baja temperatura
El fluido toma Q1 y cede trabajo
El fluido cede Q2 y recibe trabajo
Durante la compresión adiabática (4→1), ¿qué efecto tiene sobre la temperatura del fluido?
Aumenta de Tr a Tc
Permanece constante en Tr
Permanece constante en Tc
Disminuye de Tc a Tr
El rendimiento máximo del ciclo de Carnot se logra cuando…
T1 es máxima y T2 mínima
T1 igual a T2
T2 es máxima y T1 mínima
Se usa temperatura en °C
Para el motor térmico de Carnot, ¿qué expresión de rendimiento es correcta?
η = (T1 − T2) / T1
η = T1 / (T1 − T2)
η = T2 / T1
η = (Q1 − Q2) / Q2
En una máquina frigorífica de Carnot, el coeficiente de desempeño ε se expresa como…
ε = (T1 − T2) / T1
ε = T2 / (T1 − T2)
ε = (Q1 − Q2) / Q1
ε = T1 / (T1 − T2)
Para una bomba de calor de Carnot, ¿cuál es la fórmula del coeficiente de desempeño ε?
ε = T1 / (T1 − T2)
ε = (T1 − T2) / T1
ε = T2 / (T1 − T2)
ε = (Q1 − Q2) / Q2
