Biofísica 1 P CISALE May 25 T5 – 3 Termodinámica

Calcule la variación de temperatura (en °C) de un gas que se encuentra en un recipiente cerrado de 8 litros a 18°C y de 85 mmHg si su presión aumenta en 100 mmHg manteniendo su volumen constante.

Datos: R = 0,082 lt.atm/K,mol; 1 atm = 760 mmH = 1.013.000 ba = 101.300 Pa  

 

Ecuación de estado de los gases ideales

Estado 1: P1 V1 = n R T1

Estado 2: P2 V2 = n R T2

 

Donde

P1 = presión inicial = 85 mmHg

V1 = volumen inicial = 8 lt

n = número de moles

R = constante de estado de las fases ideales

T1 = temperatura inicial = 18 °C + 273 = 291 K

P2 = presión final = 85 mmHg + 100 mmHg = 185 mmHg

V2 = volumen final = V1

T2 = temperatura final

 

El cociente entre ambas ecuaciones

P2 / P1 = T2 / T1

 

Despejando T2

T2 = P2 / P1 T1 = 185 mmHg / 85 mmHg 291 K = 633 K

 

ΔT = T2 – T1 = 633 K – 291 K = 342 K = 342 °C

 

 

 

Biofísica 1 P CISALE May 25 T5 – 2 Fluido

Un recipiente cerrado contiene 2 líquidos inmiscibles en su interior. Los líquidos ocupan 2 dm de profundidad cada uno, abarcando la totalidad del recipiente. Calcule la presión hidrostática en un punto a 2 dm de profundidad.

Datos: densidades = 800 kg/m³ y 0,7 g/ml; g = 9,8 m/s²;

            1 atm = 760 mmHg = 101.300 Pa = 1.013.00 ba

 

 

Ph = δ g h

 

Donde

Ph = presión hidrostática

δ = densidad del líquido superior = 0,7 gr/ml = 700 kg/m³

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

h = profundidad = 2 dm = 0.20 m

 

Reemplazando

Ph = 700 kg/m³  9,8 m/s² 0,20 m = 1370 Pa (760 mmHg /101300 Pa) = 10,29 mmHg

 

Biofísica 1 P CISALE May 25 T5 – 1 Fluido

Seleccione la única opción correcta. Un líquido ideal circula por una tubería de sección variable como se muestra en la figura. Sabiendo que cumple con la ecuación de continuidad puede afirmar que:

Referencias: r: radio; S: sección; V: velocidad.  

Datos: r1= 2 cm; r2= r3= r4 = 2 r1.

 

■  V1 > V4 > V2 = V3	□ V1 > V4 < V2 = V3	□ V1 < V4 = V2 = V3
□ V1 > V4 = V2 = V3	□ V1 < V4 < V2 = V3

  

Q = V1 S1 = V2 S2 + V3 S3 = V4 S4 (ecuación de continuidad)

 

Donde

Q = caudal

V1, V2, V3, V4 = velocidad

S1 = sección 1 = π r1^2

r1 = radio del sector 1 = 2 cm

S2 = sección 2 = π r2^2

r2 = radio del sector 2 = 2 r1

S3 = sección 3 = π r3^2

r3 = radio del sector 3 = 2 r1

S4 = sección 4 = π r4^2

r4 = radio del sector 4 = 2 r1

 

Si r2 = r3 à V2 = V3

 

Reemplazando

V1 π r1^2 = V2 π (2 r1)^2 + V3 π (2 r1)^2 = V4 π (2 r1)^2

 

Reordenando

V1 = 8 V2 = 4 V4  à V1 > V4 > V2 = V3

 

Biofísica 1 P CISALE May 25 T4 – 10 Trabajo y energía

El gráfico representa la variación de energía potencial gravitatoria y cinética de una esfera que se desliza por una superficie. Teniendo en cuenta el teorema de conservación de la energía mecánica puede afirmar que:

 

 

 

 

  

	La esfera aumenta su altura a lo largo del recorrido alcanzando su punto máximo a los 4 s. Falso   Ep (4s) = m g h   Donde Ep(4s) = Energía potencial a los 4s = 0 m = masa g = aceleración de la gravedad h = altura   Ep (4s) = m g h = 0 à altura = 0
	La energía mecánica de la esfera disminuye a lo largo del recorrido. Falso   Em = Ec + Ep   Donde Em = Energía mecánica Ec = Energía cinética Ep = Energía potencial   Em = Ec + Ep = constante
	La esfera se desliza por una superficie con rozamiento perdiendo energía a lo largo del recorrido. Falso   ΔEm = W   Donde ΔEm = Variación de la energía mecánica  W = Trabajo de la fuerza de rozamiento = - Froz d Froz = fuerza de rozamiento d = distancia recorrida   Em = constante à ΔEm  = 0 à W = 0 à Froz = 0
	No es posible determinar a partir del gráfico si actúan fuerzas no conservativas sobre la esfera. Falso   ΔEm = W   Donde ΔEm = Variación de la energía mecánica  W = Trabajo de la fuerza no conservativa = Fnc d cos θ Fnc = fuerza NO conservativa d = distancia recorrida θ = ángulo comprendido entre Fnc y d   Em = constante à ΔEm  = 0 à W = 0 à Fnc = 0
X	A los 2 s la energía cinética de la esfera es igual a su energía potencial. Verdadero   Ec (2s) = 50 J y Ep(2s) = 50 J à Ec(2s) = Ep(2s)
X	A los 2 s la energía mecánica de la esfera es de 100 J. Verdadero   Em(2s) = Ec (2s) + Ep(2s) = 50 J + 50 J = 100 J

 

 

 

Biofísica 1 P CISALE May 25 T4 – 9 Fenómeno de transporte

 

 Seleccione la única opción correcta.

Teniendo en cuenta los conceptos estudiados sobre ósmosis y presión osmótica indique cuál de las siguientes afirmaciones es correcta:

    

	La presión osmótica disminuye a medida que aumenta la concentración de soluto en la disolución. Falso   Π = Osm R T (ecuación de Van´t Hoff)   donde Π = presión osmótica de la solución Osm = osmolaridad de la solución = M i M = molaridad i = factor de Van´t Hoff = υ g υ = número de iones por molécula g = grado de disociación ó coeficiente osmótico R = constante de los gases T = temperatura (K)   Si M aumenta à  Π aumenta
	El fenómeno de ósmosis se produce desde el lado con mayor concentración de soluto hacia el lado con menor concentración de soluto. Falso   Describe la difusión del soluto NO la osmosis
	El fenómeno de ósmosis ocurrirá solo si la membrana es permeable a los solutos, no al agua. Falso   La membrana es permeable al agua
	La presión osmótica de una solución no depende de la temperatura. Falso   Π = Osm R T (ecuación de Van´t Hoff)   Π depende de T
	La ósmosis se detiene cuando las concentraciones de soluto de ambos lados de la membrana sean iguales, sin importar la presión osmótica de la solución. Falso   La ósmosis puede detenerse antes de que se igualen las concentraciones si el compartimento de mayor concentración acumula una presión hidrostática equivalente a su presión osmótica.
X	El fenómeno de ósmosis se produce desde el lado con menor concentración de soluto hacia el lado con mayor concentración de soluto. Verdadero   El agua se desplaza del lado de menor concentración al laso de mayor concentración igualando ambas concentraciones

 

 

Biofísica 1 P CISALE May 25 T4 – 8 Dinámica

Una persona arrastra un carro por una superficie horizontal ejerciendo una fuerza de 50 N con una soga inclinada 40° respecto a la horizontal. Si el carro parte del reposo y logra avanzar 3 m en 3 segundos, calcule cuál es la masa del carro (en kg). Desprecie la fuerza de rozamiento.  

 

x = xo + vo t + 1/ 2 a t^2 (Ecuación horaria)

 

Donde

x = posición final = 3 m

xo = posición inicial = 0

vo = velocidad inicial = 0

a = aceleración

t = tiempo = 3 seg

 

Reemplazando y despejando a

a = 2 x / t^2 = 2 * 3 m / (3 s)^2 = 0,67 m/s²

 

F cos 40° = m a (ecuación de Newton)

 

Donde

F = fuerza = 50 N

m = masa

a = aceleración = 0,67 m/s²

 

Reemplazando y despejando m

m = F cos 40° / a = 50 N cos 40° / 0,67 m/s² = 57,45 kg

 

Biofísica 1 P CISALE May 25 T4 – 7 Fluidos

Dos líquidos inmiscibles (A y B) se encuentran en el interior de un recipiente cerrado. Ambos líquidos se distribuyen en capas de igual espesor, uno sobre el otro, llenando completamente el recipiente. Si la presión en un punto en el fondo del recipiente es de 13720 pascales, determine la altura del recipiente (en cm).

Datos: densidad A = 0,75 g/ml; densidad B = 1,1 g/ml; g = 9,8 m/s²;

1 atm = 760 mmHg = 101.300 Pa = 1.013.000 ba.

 

P = δA g hA + δB g hB

 

Donde

P = presión absoluta = 13 720 Pa

δA = densidad A = 0,75 gr/ml = 750 kg/m³

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

hA = altura A

δB = densidad B = 1,1 gr/ml = 1100 kg/m³

hB = altura B = hA

 

Reemplazando y despejando hA

hA = P / (δA g + δB g) = 13720 Pa / (9,8 m/s2 (750 kg/m³ + 1100 kg/m³)) = 0,76 m

 

H = hA + hB = 0,76 m + 0,76 m = 1,51 m = 151, 35 cm