Biofísica Final Feb17 - 7 Termodinámica

7. Indique cuál de las siguientes afirmaciones es la única correcta:

 El calor específico isobárico de una sustancia sólida representa la cantidad de energía que es necesaria entregarle a 1 g de la misma para fundirla a presión constante.

Falso. 

calor específico isobárico = cantidad de energía que es necesaria entregarle a 1 g para que aumente 1 ºC su temperatura a presión constante y sin cambios de fase.

 El calor latente de vaporización de una sustancia pura representa la cantidad de energía que es necesaria entregarle a 1 g de la misma para aumentar su temperatura en 1°C.

Falso. 

calor latente de vaporización = cantidad de energía que es necesaria entregarle a 1 g para que cambie su estado de líquido a gaseoso ( se vaporiza). Durante este proceso la temperatura no varía.

 El calor latente de vaporización de una sustancia pura siempre es menor que su calor latente de fusión.

Falso. 

Calor latente de vaporización > calor latente de fusión

 La capacidad calorífica de un cuerpo no depende de la cantidad de materia que lo forma.

Falso. 

Capacidad calorífica = masa * calor especifico

█ Para los gases ideales el calor específico isobárico siempre resulta mayor que su calor específico isocórico.

Verdadero. 

calor específico isobárico = calor específico isocórico + R (constante de los gases ideales).

 Cuando un sistema intercambia calor siempre aumenta su temperatura.

Falso. 

Cuando un sistema intercambia calor puede aumentar su temperatura (absorbe calor), disminuir (cede calor) o mantenerse constante (cambia de estado)

Biofísica Final Feb17 - 6 Fluidos

6. Indique cuál de las siguientes afirmaciones es la única correcta :

 Si la temperatura del aire seco disminuye su humedad relativa aumenta.

Falso.

Por definición de temperatura de aire seco.

 La presión de vapor de agua saturado disminuye al aumentar la temperatura.

Falso.

La presión de vapor de agua saturado aumenta con la temperatura.

 La humedad absoluta, medida en g/m³ , representa la densidad del aire a una dada presión y temperatura.

Falso.

Humedad absoluta = masa de vapor de agua en el aire por unidad de volumen

 El punto de ebullición del agua es igual a 100°C a cualquier presión.

Falso. 

El punto de ebullición del agua aumenta cuando se incrementa la presión.

 La humedad relativa es mayor al 100% cuando se produce el fenómeno de rocío.

Falso. 

La humedad relativa máxima = 100%. No puede ser mayor

Humedad relativa = 100% ----- > temperatura de rocío

█ La humedad relativa del aire húmedo disminuye al aumentar la temperatura.

Verdadero.

Al aumentar la temperatura, aumenta la cantidad máxima de vapor que soportada el aire, y la cantidad de vapor no varía, disminuye la humedad relativa.

Biofísica Final Feb17 - 5 Fluidos

5. Para producir un reservorio de petróleo ubicado a una profundidad de 1750 m respecto de la superficie se perfora un pozo verticalmente hacia abajo que por razones de seguridad se llena con un fluido. Si en la superficie la presión es de 1 atm, mientras que a la profundidad del reservorio es de 190 atm, la densidad de la columna de fluido que puede permanecer en equilibrio llenando el pozo:

_ con ninguna densidad se puede mantener el fluido en equilibrio.

_ es igual a la del aire en condiciones ambientales y presión normal (raire=1,2 g/dm³ ).

_ es igual a la del mercurio líquido (rHg=13,6 g/cm³ ).

_ es igual a la del agua líquida.

█ es mayor que la del agua líquida.

_  es menor que la del agua líquida (ragua=1,0 g/cm³ ).

Pf = Pa + r g Δh

donde

Pf = profundidad en el reservorio = 190 atm

Pa = presión en la superficie = 1 atm

r = densidad del fluido

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

Δh = profundidad = 1.750 m

Reemplazando y despejando r

r = (190 atm – 1 atm) / ( 10 m/s² 1.750 m) (101.325 Pa/1 atm)= 1.094 kg/m³ -= 1,094 g/cm³ 

densidad del Fluido = 1.094 kg/m³  = 1,094 g/cm³  > agua líquida (ragua=1,0 g/cm3 )

Biofísica Final Feb17 - 4 Fluidos

4. Un objeto sólido macizo de densidad constante mayor que la del agua líquida se hunde en dicho fluido (considerado viscoso), moviéndose una distancia vertical D con velocidad constante. Por lo tanto, al haber completado la distancia D:

_ se conserva su energía mecánica.

Falso.  

Δ Energía mecánica = trabajo fuerzas no conservativas

Existe una fuerza no conservativas (resistencia del fluido) -------- > la energía mecánica NO se conserva

_ se conserva su energía potencial gravitatoria.

Falso. 

Varia su altura (se hunde) -------- > varia su energía potencial < 0

_ el trabajo de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es menor a cero.

Falso. 

Velocidad constante ---- >  Variación de energía cinética = 0 ----- > Trabajo de todas las fuerzas = 0

_  el trabajo de las fuerzas no conservativas que actúan sobre el cuerpo es mayor a cero.

Falso. 

Δ Energía mecánica = trabajo de las fuerzas no conservativas

Δ Energía mecánica =  Δ Energía potencial < 0 ------- > trabajo de las fuerzas no conservativas < 0

█ el trabajo de las fuerzas conservativas que actúan sobre el cuerpo es mayor a cero.

Verdadero. 

Trabajo de todas las fuerzas = trabajo de las fuerzas no conservativas + trabajo de las fuerzas conservativas

Trabajo de todas las fuerzas = 0 y trabajo de las fuerzas no conservativas < 0 -------- > trabajo de las fuerzas conservativas > 0

_ su energía cinética aumenta.

Falso. 

Velocidad constante -------- >  Variación de energía cinética = 0

Biofísica Final Feb17 - 3 Fluidos

3. Los glóbulos rojos que forman parte de la sangre de un ser vivo están formados por una membrana semipermeable flexible que contiene en su interior un fluido de una concentración 0,150 Osmolar. Si una muestra de sangre se sumerge en una solución salina patrón, de volumen mucho mayor que la de los glóbulos rojos, se observa al microscopio que los mismos aumentan su volumen en un 20% hasta alcanzar un estado de equilibrio, entonces:

 la solución patrón tiene una concentración igual a 0,150 Osmolar.

Falso.

La membrana que permite el pasaje del solvente en ambos sentidos, pero habrá una corriente neta desde la solución de menor concentración hacia el lado de mayor concentración

Los glóbulos rojos aumentan su tamaño ----- > el solvente entra a los glóbulos rojos  ----- >

concentración  dentro del glóbulo rojo (0,150 Osmolar) > concentración de la solución patrón (0,125 Osmolar)

█ la solución patrón tiene una concentración igual a 0,125 Osmolar.

Verdadero. Ver anterior

 la solución patrón tiene una concentración igual a 0,180 Osmolar.

Falso. Ver anterior

 la concentración de los glóbulos rojos en equilibrio es igual a 0,150 Osmolar.

Falso.

En equilibrio los glóbulos aumentan en 20% su volumen

0,150 osmolar = 0,150 osmoles de soluto / 1 litro de solución

Concentración = 0,150 osmoles de soluto / ( 1 litro + 20% 1 litro) = 0,150 osmoles / 1,20 litro = 0,125 osmolar  < -----------  concentración de equilibrio

 la concentración de los glóbulos rojos en equilibrio es igual a 0,180 Osmolar.

Falso. Ver anterior

 la concentración de los glóbulos rojos en equilibrio es igual a 0,030 Osmolar.

Falso. Ver anterior

Biofísica Final Feb17 - 2 Mecánica

2. Un cuerpo de masa m = 10 kg, apoyado sobre un plano inclinado (a=37°) parte desde el reposo recorriendo 4 m en 2 s hasta la base del plano variando uniformemente su velocidad. El trabajo de las fuerzas no conservativas, en J, durante esos 4 m es igual a:

_ 0 _ 240 _ 80

_  -240 _  -320 █ -160

Δ (Emf – Emo) = W 

Emo = energía mecánica inicial

Emf = energía mecánica final

W = trabajo de la fuerza no conservativas

Emo = m g ho + 1/2 m vo²

Emf = m g hf + 1/2 m vf²

donde

m = masa = 10 kg

g = gravedad = 10 m/s²

ho = altura inicial = 4 m sen 37º

vo = velocidad inicial = 0

hf = altura final = 0

vf = velocidad final

Ecuaciones horarias

xf = xo + vo t +1/2 a t²

vf = vo + a t 

donde

xf = posición final = 4 m

xo = posición inicial = 0

vo = velocidad inicial = 0 (parte del reposo)

a = aceleración

t = tiempo transcurrido = 2 s

vf = velocidad final

reemplazando en la ecuación de posición y despejando a

xf =1/2 a t²

a = 4 m *2 / (2s)²  = 2 m/s²

reemplazando a en la ecuación de la velocidad

vf = 2 m/s² 2 s = 4 m/s

reemplazando en la Energía mecánica

W = 1/2 m vf²   - m g ho   = ½ 10 kg ( 4m/s)²  -  10 kg 10 m/s² 4 m sen 37º = -161 J

Biofísica Final Feb 17 - 1 Mecánica

1. El siguiente gráfico representa la fuerza resultante que recibe un cuerpo de masa 0,5 kg que parte del reposo. Por lo tanto, el desplazamiento que experimenta entre los 0 s y 10 s es igual a:

□ 10 m □ 20 m □ 100 m

█ 200 m □ 400 m □ 500 m

Ecuación horaria

x = xo + vo t + 1/2 a t^2

donde

x = distancia recorrida

xo = posición inicial = 0

vo = velocidad inicial = 0 (parte del reposo)

a = aceleración =  Fuerza / masa (2do ppio Newton) = 2 N / 0,5 kg = 4 m/s²

t = tiempo trascurrido = 10 s

Reemplazando

x = 1/2 4 m/s²  (10s)^2 = 200 m