Biofísica UBA XXI Final Mar 21 39. Fluidos

39. Con respecto al Teorema de Bernoulli, elija la opción correcta:

 

█ a. No puede aplicarse a líquidos viscosos.

Verdadero

SOLO es válida para fluidos ideales

 

 b. El mismo establece una relación inversamente proporcional entre la velocidad y la sección del tubo.

Falso

El teorema de Bernoulli NO relaciona la velocidad con la sección

La ecuación de continuidad relaciona la velocidad y la sección

 

 c. Es válido tanto para líquidos reales como ideales.

Falso

SOLO es válida para fluidos ideales

 

 d. Establece que a medida que aumenta la sección disminuye la velocidad para un caudal constante.

Falso

El teorema de Bernoulli NO relaciona la velocidad con la sección

La ecuación de continuidad relaciona la velocidad y la sección

 

 e. Puede ser aplicado el líquidos cuyo flujo sea turbulento.

Falso

El teorema de Bernoulli SOLO es valido para flujos estacionarios

 

 

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 38. Termodinámica

38. Determine la variación de energía interna que experimenta 0,4 mol de un gas ideal que sufre una compresión en la que el volumen final resulta ser un 75%  del volumen inicial. Se sabe que la presión inicial es de 5,7 atm, y la temperatura del estado final es de 345 K. El calor que intercambia, con una fuente más fria, es de 3780 cal.

Otros datos: P final = P inicial; R=0,082 l.atm/mol.K= 8,31 J/K.mol

 a. -13776,04 J

█ b. -15324,84 J

 c. -15690,28 J

 d. -158,74 l.atm

 e. -145,52 l.atm

 

ΔU = Q – W ( 1er pricipio)

 

Donde

ΔU = variación de la energía interna

Q = calor cedido a la fuente fría = - 3780 cal 0,082 L.atm / 2 cal = -154,98 L.atm

 

W = trabajo (a presión constante) = P (Vf – Vi)

P = presión = 5,7 atm

Vf = volumen final = 0,75 Vi

Vi = volumen inicial

 

Pf Vf = n R Tf  (Ecuación de Estado de los gases ideales)

 

Pf = presión final = 5,7 atm

Vf = volumen final

n =  numero de moles = 0,4 moles

R = constante de los gases ideales = 0,082 L.atm/mol K

Tf =  temperatura final = 345 K

 

Reemplazando y despejando Vf

Vf = n R T / Pf = 0,4 moles 0,082 L.atm/mol.K 345 K / 5,7 atm = 1,99 L

reemplazando y despejando Vi

Vi = Vf / 0,75 = 1,99 L / 0,75 = 2,65 L

 

Reemplazando en W

W = P (Vf – Vi) = 5,7 atm *( 1,99 L – 2,65 L ) = -3,77 L.atm

 

Reemplazando en ΔU

ΔU = Q – W = - 154,98 L.atm – (- 3,77 L.atm) = -151,21 L.atm

ΔU = -151,21 L.atm ( 8,31 J / 0,082 L.atm) = - 15.323,64 J

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 37. Fisicoquímica

37. Calcule cuántos g de urea habrá que agregar a una solución de 6 g de glucosa en 300 ml de agua destilada a 20 ºC, para que tenga la misma presión osmótica que una solución acuosa de NaCl (g = 0,75) 0,15 mol/l a 293 K.

Datos: Mr.glucosa = 180 g/mol; Mr NaCl= 58,5 g/mol; Mr Urea = 60 g/mol;

R = 0,082 l.atm/K.mol = 2 cal/K.mol = 8,31 J/K.mol

 

 a. 2,4 g

 b. 0,72 g

 c. 1,7 g

█ d. 2,05 g

 e. 3,5 g

 

 

Π = Osm R T (ecuación de Van´t Hoff)

 

donde

Π = presión osmótica

Osm = osmolaridad

R  = constante de los gases

T = temperatura

 

Temperatura de la solución NaCl = 293 K

Temperatura de la solución de glucosa = 20 ºC + 273 = 293 K

Las temperaturas de las dos soluciones son iguales

La presión osmótica será igual si la Osmolaridad es igual

 

OsmA = OsmB + OsmC

 

Solución acuosa NaCl (A)

 

OsmA = M   i

 

donde

OsmA = osmolaridad

M = molaridad = 0,15 mol/L

i = factor de Van´t Hoff = υ g

υ = número de iones = 2

g = grado de disociación = 0,75

 

OsmA = 0,15 mol/L * 2 * 0,75 = 0,225 osm/L

 

Solución de glucosa (B)

 

OsmB  = MB  iB

 

donde

OsmB = osmolaridad

OsmB = osmolaridad

MB = moles B / VB

Moles B = masa B / Mr glucosa = 6 gr / 180 gr/mol

VB = Volumen = 300 ml = 0,300 L

iB = factor de Van´t Hoff = 1 (la glucosa no se disocia en agua)

 

OsmB = (6 gr / 180 gr/mol) / 0,300 L * 1 = 0,111 osm/L

 

reemplazando

OsmC = OsmA – OsmB = 0,225 osm/L – 0,111 osm/L = 0,114 osm/L

 

 

Solución de urea (C)

 

OsmC  = MC   iC

 

Donde

OsmC = osmolaridad C = 0,114 osm/L

MC = moles C / Volumen

Moles C = masa C / Mr urea = masa C / 60 gr/mol

VC = Volumen C = Volumen B = 300 ml = 0,300 L

iC = factor de Van´t Hoff = 1 (la urea no se disocia en agua)

 

Reemplazando y despejando masa C

masa C = OsmC  Mr urea VC

masa C = 0,114 osm/L 60 gr/mol 0,300 L = 2,05 gr

 

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 36. Mecánica

36. Determine cuál de los siguientes vehículos presentará la mayor velocidad al cabo de 7 s de carrera.

Datos: Vehículo 1: a = 315 cm/s²; v₀ = 150 km/h

Vehículo 2: a = 3 m/s²; v₀ = 51 m/s

 

 a. Ambos vehículos presentan la misma vf = 244,3 km/h

 b. Vehículo 1 con una vf = 63,72 m/s

█ c. Vehículo 2 con una vf = 72 m/s

 d. Vehículo 2 con una vf = 183,6 km/h

 e. Vehículo 1 con una vf = 41,67 m/s

 

Vehículo 1

 

 Ecuación horaria de la velocidad

vf1 = vo1 + a1 t

 

Donde

vf1 = velocidad final 1

vo1 = velocidad inicial 1 = 150 km/h = 41,67 m/s

a1 = aceleración 1 = 315 cm/s² = 3,15 m/s²

t = tiempo = 7 s

 

Reemplazando

vf1 = 41,67 m/s + 3,15 m/s²  7 s = 63,72 m/s

 

 

Vehículo 2

 

Ecuación horaria de la velocidad

vf2 = vo2 + a2 t

 

Donde

vf2 = velocidad final 2

vo2 = velocidad inicial 2 = 51 m/s

a2 = aceleración 2 = 3 m/s²

t = tiempo = 7 s

 

Reemplazando

vf2 = 51 m/s + 3 m/s²  7 s = 72  m/s

 

 

 

 

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 35. Fluidos

35. Una mezcla de gases (A+ B+ C) se encuentra disuelta en un líquido a 32 ºC. Determine la constante de Henry del gas C si la concentración de este es 0,12 M

Datos: P total= 3 atm, nA= 0,6 mol, nB= 0,2 mol; nC= 0,36 mol;

R= 0,082 l.atm/ Mol = 8,31 J/K. mol = 2 cal/ K.mol

 

 a. 0,2  atm/M

 b. 0,04 M/atm

 c. 7,75 atm/M

 d. 0,0124M/atm

█ e. 0,13 M/atm

 

[C] = Pparcial K

 

donde

[C] = concentración del gas = 0,12 M

Pparcial = presión parcial del gas = χparcial Ptotal

χparcialC = fracción molar C

Ptotal = presión total =  3 atm

K = constante de Henry

 

χparcialC = nC / ( nA + nB + nC) = 0,36 mol / (0,6 mol + 0,2 mol + 0,36 mol) = 0,3103

 

Reemplazando y despejando K

K = [C] / (χparcial Ptotal) = 0,12 M / (0,3103 * 3 atm) =  0,129 M/atm

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 34. Electricidad

34. Con los datos del siguiente circuito, calcule la diferencia de potencial en la R2.

 

Datos:

R1 =30 Ω

R2 =70 Ω

V pila = 90V

 

 

 a. 93,3 V

█ b. 63 V

 c. 128,1 V

 d. 154 V

 e. 52,5 V

 

V = R I (Ley de Ohm)

 

donde

V = diferencia de potencial

R = resistencia

I = intensidad

 

R1 y R2 están en serie

R12 = R1 + R2 = 30 Ω  + 70 Ω = 100 Ω

 

Aplicando la Ley de Ohm en el circuito y despejan do I

I = V / R12 = 90 V / 100 Ω = 0,9 A

 

Aplicando la Ley de Ohm en  R2

V2 = R2 I = 70 Ω 0,9 A = 63 V

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 33. Fluidos

33. Se tiene una prensa hidráulica y se cumple el principio de Pascal para un líquido incomprensible en reposo. Si la pesa que ejerce la fuerza sobre el embolo de menor sección es reemplazada por una cuyo peso es el doble:

 

  a. La presión generada en la prensa hidráulica se reducirá a la mitad.

  b. El valor de la presión generada en la prensa hidráulica no se modificara.

█ c. El valor de la fuerza originada en el embolo de mayor sección se duplicara

  d. el peso de la pesa no influye en la fuerza generada por la misma

  e. El valor de la fuerza originada en el embolo de mayor sección se reducirá a la mitad

 

P1 = P2 (Principio de Pascal)

 

Donde

P1 = presión embolo 1  = F1 / S1

F1 = fuerza ejercida en el embolo 1

S1 = sección de embolo 1

 

P2 = presión embolo 2 = F2 / S2

F2 = fuerza en el embolo 2

S2 = sección de embolo 2

 

Reemplazando y  despejando F2

F2 = F1 S2 / S1

 

Si F1 se duplica ----------------- F2 se duplica

 

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 32. Fluidos

32. Que le sucede a la presión en todos los puntos de un fluido confinado, si aumenta la presión en una de sus partes?

 

█  a. Aumenta en la misma medida en todos los puntos de fluido

  b. Disminuye en todos los otros puntos del fluidos, porque la presión se conserva

  c. Se distribuye por todo el fluido, aumentando un poco menos en cada punto del fluido

  d. Se distribuye por todo el fluido, aumentando un poco más en cada punto del fluido

  e. No ocurre nada, porque la presión en un punto del fluido no afecta al resto

 

El principio de Pascal asegura que la presión en cualquier punto de un fluido confinado es la misma.

 

 

Biofísica UBA XXI Final Mar 21 31. Fluidos

31. Determine la diferencia de presión hidrostática que existe entre una roca que se encuentra en el fondo del mar y una rémora. La profundidad del mar en este punto es de 110 m y la rémora se encuentra nadando a 2000 cm sobre el fondo.

Datos: ρmar: 1030 kg/m³; g: 9,8 m/s²;

1atm= 1,013x10⁶ b = 760 mmHg = 1,013 x10⁵ Pa

 

  a. 8,97 atm.

█ b. 2 atm

 c. 9084600 b

 d. 2018800 atm

 e. 9,1 x10⁸ b

 

Ph = δ g h

 

Donde

Ph = presión hidrostática

δ = densidad del agua de mar = 1.030 kg/m³

g = aceleración de la gravedad = 9,8 m/s²

h = profundidad

hp = profundidad de la piedra = 110 m

hr = profundidad de la rémora = (110 m – 2.000 cm) = (110 m - 20 m) = 90 m

 

piedra : Php =  δ g hp = 1.030 kg/m3  9,8 m/s² 110 m = 1.110.340 Pa

rémora: Phr =  δ g hr = 1.030 kg/m3  9,8 m/s² 90 m = 908.460 Pa

 

ΔP = Php – Phr = 1.110.340 Pa – 908.460  Pa =201.880 Pa / 101.300 Pa/ atm = 1,99 atm