Evaluación N°3 - 20% - II corte - Termodinámica Resuelva los siguientes problemas (7pts c/u). 1. Un gas se encuentra confinado formando un sistema cilindro pistón a una presión de 2300 Pa, sigue un proceso en el cual recibe 3 KJ de trabajo y su energía interna aumenta 0,788 Kcal, si el volumen final es 0,932 m3. Calcular: P=2300 Pa W= 3 KJ ∆𝑢=0,788 Kcal Vf= 0,932 𝑚3 W= 3 KJ *1000J = 3.000J a. El volumen inicial del gas. W= P * ( Vf – Vi) W / P= ( Vf – Vi) W / P – Vf = – Vi *(-1) W / P + Vf = Vi Vi = 3.000J / 2300 Pa + 0,932 𝒎𝟑 Vi=2,24𝒎𝟑 b. El calor transferido por el medio. ∆u =Q – P*∆V ∆u =Q – P*∆V Q= ∆u+ P*∆V Q= 0,788 Kcal +2300 Pa (0,932 m^3 - 2,24𝒎𝟑 ) Q= 0,788 Kcal+ 3.008,4 J Q= 3.009,188KJ 2. Un gas ideal inicialmente a 300K se expande en forma isobárica a una presión de 1.5 KPa, si el volumen aumenta de 1 m3 a 3 m3 y se agregan 12500 J de calor al sistema. Calcular: To= 300K P=1,5 KPa Vo= 1 𝑚3 Vf= 3 𝑚3 Qe= 12.500 J Gas ideal. P= 1,5 kPa *1000Pa = 1.500 N/ 𝒎𝟐 a) El trabajo realizado por el sistema. W= P (Vf – Vo) W= 1,5 kPa (3 𝒎𝟑 – 1 𝒎𝟑 ) W= 3.000 N/ 𝒎 W= 1.500 N/ 𝒎𝟐 (2 𝒎𝟑 ) = 3.000 J b) La temperatura final del sistema. Tf = To* Pf *Vf / (Pf *Vo) Tf = 300 K*1.500 N/ 𝒎𝟐 * 3 𝒎𝟑 / (1.500 N/ 𝒎𝟐 *1 𝒎𝟑 ) Tf= 300 K * 4.500 𝒎𝟑 / (1.500 N/m) Tf= 1.350.000 K*J / (1.500J) Tf= 900 K Responda y justifique (2pts c/u): 3.1 Es siempre cero el trabajo asociado con los sistemas de volumen constante? Si, el trabajo realiza en un sistema de volúmenes constantes siempre es cero. Cuando se presenta un proceso de volumen constante, todo el calor afecta la temperatura y la energía interna del sistema; por lo que no hay trabajo. 3.2 Un Gas se expande de un estado especificado hasta un volumen final fijo dos veces, primero a presión constante, y luego a temperatura constante, para cual caso el trabajo efectuado es mayor? La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante, o en términos más sencillos: A temperatura constante, el volumen de una masa fija de un gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce. 3.3 demuestre que 1KPa * m3 = 1 KJ 1KPa ⋆ 𝑚3 = 1k (N/𝑚2 ) ⋆ 𝑚3 = 1kN ⋆ m =1kJ
