Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T1 – 6 Termodinámica

 Según lo estudiado sobre la Ley de Fourier, elegir la opción incorrecta

 

 

Q/t = - k A ΔT / Δx (Ley de Fourier)

 

donde

Q = calor transmitido

t = tiempo

Q/t = flujo de calor

k = conductividad del material de la barra

A = Área

ΔT = variación de la temperatura

Δx = longitud de la barra ó espesor

 

 

	a)     El flujo de calor aumenta si el área por la que se conduce el calor aumenta Verdadero   Si A aumenta à Q/t aumenta
X	b)    El flujo aumenta si la conductividad del material disminuye Falso   Si k disminuye à Q/t disminuye
	c)     El flujo de calor aumenta si la diferencia de temperatura aumenta Verdadero   Si ΔT aumenta à Q/t aumenta
	d)    El flujo de calor disminuye si la distancia por la que se conduce el calor aumenta Verdadero   Si Δx aumenta à Q/t disminuye
	e)     El flujo de calor aumenta si la distancia por la que se conduce el calor disminuye Verdadero   Si Δx disminuye à Q/t aumenta
	f)      El flujo de calor disminuye si la diferencia de temperatura disminuye Verdadero   Si ΔT disminuye à Q/t disminuye

 

 

Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T1 – 5 Termodinámica

Calcular la masa de agua líquida a 90 °C que hay que agregar a un recipiente adiabático en el que hay 60 gr de hielo a 0 °C, para que el sistema finalice en estado líquido en su totalidad a una temperatura de 0 °C.

Datos: ce agua = 1 cal/gr °C; C fusión agua = 80 cal/gr

 

 Q = mh Lf + ma ce (0 °C – 90 °C) = 0

 

Donde

Q = calor intercambiado

mh = masa de hielo = 60 gr

Lf = calor latente de fusión = 80 cal / gr

ma = masa de agua

ce = calor especifico del agua = 1 cal / gr °C

 

Reemplazando y despejando ma

ma = mh Lf / (ce 90 °C) = 60 gr 80 cal/gr / (1 cal/gr °C 90 °C) = 53,33 gr

 

 

Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T1 – 4 Fluidos

En un lago de 12 m de profundidad, un pez “A” nada a 1,2 m de la superficie y otro “B” a 120 cm del fondo. Indique la diferencia de presión que existe entre ambos.

Datos: δagua = 1,038 g/cm³; g = 9,8 m/s²; 1 atm = 1,013 x 10^6 ba = 1,013 x 10^5 Pa = 760 mmHg

 

Pez A

PA = Patm + δagua g hA

 

Donde

PA = presión sobre el pez A

Patm = presión atmosférica = 1,013 x 10^5 Pa = 101300 Pa

δagua = densidad del agua de mar = 1,038 g/cm³ = 1038 kg/m³

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

hA = profundidad A = 1,2 m

 

Reemplazando

PA = 101300 Pa + 1038 kg/m³ 9,8 m/s² 1,2 m = 101300 Pa + 12207 Pa

 

Pez B

PB = Patm + δagua g hB

 

Donde

PA = presión sobre el pez B

hB = profundidad B = profundidad del lago – altura del fondo = 12 m - 1,2 m = 10,8 m

 

Reemplazando

PB = 101300 Pa + 1038 kg/m³ 9,8 m/s² 10,8 m = 101300 Pa + 109862 Pa

 

PB – PA = 101300 Pa + 109862 Pa – (101300 Pa + 12207 Pa) = 97655 Pa

 

 

Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T1 – 3 Mecánica

 En una carrera, un auto rojo lleva una velocidad de 180 km/h cuando pasa por un determinado punto de la pista. Tres minutos después, un auto rosa que sigue al anterior pasa por el mismo punto a una velocidad de 200 km/h. Se supone que las velocidades indicadas son constantes y la pista es recta. Calcular cuánto tiempo tardara el auto rosa en alcanzar al auto rojo.

 

Auto Rojo

xR = xoR + vR t

 

Donde

xR = posición del auto Rojo en el instante t

xoR = posición inicial del auto Rojo = 0

vR = velocidad del auto Rojo = 180 km/h

 

Auto rosa (P)

xP = xoP + vP (t – to)

 

Donde

xP = posición del auto rosa en el instante t

xoP = posición inicial del auto rosa = 0

vP = velocidad del auto rosa = 200 km/h

to = tiempo de retraso del auto rosa = 3 min (1 h / 60 min) = 0,05 h

 

Reemplazando e igualando (xR = xP)

vR t = vP (t – 0,05 h)

 

Despejando t

t = vP 0,05h / (vP – vR) = 200 km/h 0,05 h / (200 km/h – 180 km/h) = 0,5 h

 

 

Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T1 – 2 Fluido

Un recipiente cerrado contiene una mezcla de gases compuesta por nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2) y monóxido de carbono (CO). El porcentaje de CO2 presente en una mezcla es 35%. El N2 ejerce una presión de 428 mmHg. Calcule la presión parcial del monóxido de carbono (CO) si la presión total es 950 mmHg

 

PpN2 = χN2 Pt

 

Donde

PpN2 = presión parcial del N2 = 428 mmHg

χN2 = fracción molar N2

Pt = presión total = 950 mmHg

 

Reemplazando y despejando χN2

χN2 = PpN2 / Pt = 428 mmHg / 950 mmHg = 0,45 = 45%

 

 

χN2 + χCO2 + χCO = 100%

 

donde

χCO2 = fracción molar de CO2 = 35 %

χCO = fracción molar CO

 

reemplazando y despejando χCO

χCO = 100 % - 35% - 45 % = 20%

 

 

PpCO = χCO Pt

 

Donde

PpCO = presión parcial del CO

χCO = fracción molar CO = 20 %

Pt = presión total = 950 mmHg

 

 

Reemplazando

PpCO = 20 % 950 mmHg = 190 mmHg

 

 

Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T1 – 1 Fluido

Por un tramo de un caño horizontal circula un líquido ideal 10 000 hg/m³ de densidad, con una presión total de 168 000 barias. Calcule la presión propia en este tramo sabiendo que el líquido alcanza una velocidad de 2 m/s.

 

 

Pt = P + 1/ 2 δ v^2 (Ecuación de Bernoulli)

 

Donde

Pt = presión total = 168 000 ba = 16 800 Pa

P = presión propia

.δ  = densidad del líquido = 10 000 hg/m³ (1 kg / 10 hg) = 1 000 kg/m³  

.v = velocidad = 2 m/s

 

Reemplazando y despejado P

P = Pt – 1/ 2 δ v^2 = 16 800 Pa – 1/ 2 1000 kg/m³ (2 m/s)^2 = 14 800 Pa

 

 

Biofísica UBA XXI 1P Abr23 T5 – 10 Mecánica

Dos caminos rectos, A y B, terminan en el mismo punto, que es el punto de encuentro de dos personas: Andrea y Daniela. La longitud del camino A es de 25 km y la de B es de 35 km. Daniela parte del inicio del camino B a una velocidad de 50 km/h y Andrea parte del inicio del camino A, a velocidad constante. Calcular la velocidad a la que tiene que viajar Andrea para que ambas personas, lleguen al punto de encuentro en el mismo instante sabiendo que Andrea comenzó su viaje 6 minutos más tarde que Daniela.

 

Daniela

xB = xoB + vB t

 

Donde

xB = punto de encuentro B = 35 km

xoB = posición inicial B = 0

vB = velocidad B = 50 km/h

t = tiempo del encuentro

 

Reemplazando y despejando t

t = xB /vB = 35 km / 50 km/h = 0,7 h

 

 

Andrea

xA = xoA + vA (t - to)

 

Donde

xA = punto de encuentro A = 25 km

xoA = posición inicial A = 0

vA = velocidad A

t = tiempo de encuentro = 0,7 h

to = tiempo de retraso = 6 min (1 h / 60 min) = 0,1 h

 

Reemplazando y despejando vA

vA = xA / (t – to) = 25 km / (0,7 h – 0,1 h) = 41,67 km/h