TRABAJO DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
1) Un gas ideal sufre una expansión isotérmica reversible
desde un volumen inicial V1 a un volumen final de 10 V1 haciendo
un trabajo de 5000 cal. La presión inicial fue de 50 atm.
RESPUESTAS: T= 546 K y V= 1.79 L
Calcular:
a) El valor del
volumen inicial V1
b) Temperatura del
proceso si se trató de 2 moles de gas.
Nota: para a) utilizar: PV = nRT
DATOS
Expansión isotérmica
Vi=?
T = ?
Vf= 10 V1
W= 5000 cal.
P = 50 atm.
Solución
Hallar el Vi
PV = nRT = V/2 = nRT/P
Vi= 2 M * 0.082 atm. L/ M. K * 273K / 50 atm * 2
Vi= 1.79 L
B) Hallar la temperatura del proceso si se trató de 2 moles de gas.
W= nRT Ln(V2/V1)
Entonces convertimos
5000 cal * 1 Joule/0.24cal = 20833 Joule
W= nRT Ln(V2/V1)
W/ nR ln (V2/V1) = T
20 833 Joule/ 2M * 0.082 atm. L/ M. K * Ln ( 17.9/1.79) = T
T = 20 833 / 0.38
T= 548 k
2) Calcular el
trabajo efectuado en la expansión reversible e isotérmica de 10 moles de gas
nitrógeno (N2) de 10 a 1 atm y a 27°C.
R: W= 57339 joul y Q= - 57339 joul
Datos
W=?
n= 10 M
P1= 10 atm
P2 1 atm
T= 27 + 273 = 300k
SOLUCIÓN
W= nRT Ln (v2/v1)
w= 10 M * 0.082 atm. L/m.K * 300k * Ln ( 10/1)
W= 566. 43 atm - L
Entonces lo convertimos a Joule
1 atm . L --------------101.3 Joule
566.43 atm -L ------------X
X = 566.43 atm L*101.3 joule / 1 atm . L
W = -57379.36 Joule
3) Se comprime un
gas a P constante de 0.8 atm de un volumen de 9 L a un volumen de 2 L. En el
proceso se escapan del gas 400 joul de energía calorífica.
a) ¿Cuál es el
trabajo realizado por el gas?
b) ¿Cuál es el
cambio de energía interna del gas?
R: W= -
567,28 joul; ∆U= - 967,28 joul.
PROCESO ISOBARICO P= CTE
Nota: la A reemplazará a Delta correcto.
Datos
W= ?
energía interna Delta U= ?
P= 0.8 atm
Vi= 9 L
Vf= 2 L
Q= -400 Joule
solución
a) ¿Cuál es el trabajo realizado por el gas?
W= P* AU
w= 0.8 atm * (2l-9l)
w = -5.6 atm L
Convertimos a Joule
W = 5.6 atm. L * 101.3 Joule / 1 atm L
W = - 567.28 Joule
b) ¿Cuál es el cambio de energía interna del gas?
AU= Q + W
AU = - 400 Joule + (- 567.28 joule)
AU = - 967.28 Joule
4) Un Sistema
termodinámico sigue un proceso en el cual sus energía interna disminuye 500
joul, si al mismo tiempo se hacen 220 joul de trabajo sobre el sistema
encuentre el calor transferido por o hacia el sistema. (Nota: esto significa
que puede ser + si sale del sistema o negativo si entra al sistema.
R: Q= 720 j (Ud. Determine si es + o
negativo )
Datos
AU= -500 Joul
W = 202 Joul
Q= ?
Primera Ley de la termodinámica
AU= Q + W
Entonces
AU - W = Q
Q = AU - W
Q = - 500 Joul - 220 Joul
Q = - 720 Joul
