Termoquimica

Problemas de termodinámica

Un gas ideal inicialmente a 300 K experimenta una expansión isobárica a 2.50 kPa. Si el volumen aumenta de 1.00 m3 a 3.00 m3 ,12.5 kj se transfieren al gas por calor

Calcular:

el cambio de su energía interna P=constante

W=-P∆V

W=-2.5KPa(3m^3-1m^3)

W=-5KJ

Es negativo porque realiza trabajo, y esto es gracias al aumento de volumen, y este aumento de volumen es gracias al calor que se le está entregando

∆U=q-w

∆U=12.5Kj-5Kj

∆U=7.5Kj

Su temperatura final?

V_1/T_1 =V_2/T_2

1/300=3/T_2

T_2=900K

Una muestra de 2 moles de helio inicialmente a 300 K y 0.4 atm se comprime de manera isotérmica a 1.2 atm. Observando que el helio se comporta como gas ideal.

Calcular:

El volumen final del gas

V=2x0.082x300/1.2

V=41L

El trabajo realizado sobre el gas

W=-nRTln(P_1/P_2 )

W=-2x8.31x300ln(0.4/1.2)

W=5477.68J

La energía transferida por calor.

q=-W

q=-5477.68J

Un gas ideal está encerrado en un cilindro con un embolo movible sobre él. El embolo tiene una masa de 8000 g y un área de 5 cm2 y está libre para subir y bajar, manteniendo constante la presión del gas. Cuanto trabajo se realiza sobre el gas cuando la temperatura de 0.2 mol de gas se eleva de 20°C a 300°C

Calculo del trabajo realizado:

asumiendo que la gravedad es 10m/s2

P=F/A

P=80N/(5〖x〖10〗^(-4) m〗^2 ) x 1atm/101325Pa

P=1.579atm

Luego se calcula los volúmenes

V_1=(nRT_1)/P

V_1=0.2x0.082x293/1.579

V_1=3.04L

V_2=(nRT_2)/P

V_2=0.2x0.082x573/1.6

V_2=5.87

Por tanto:

W=-P(∆V)

W=-1.6(5.87-3.04)

W=-4.528J

Se repite

Se mantienen 65 g de Xenón en un recipiente a 2 atm de presión. Posteriormente se le permite expandirse adiabáticamente.

Reversiblemente hasta una presión(P2) de 1 atm

Ya que el Xe es un gas monoatómico γ=5/3

(P_2/P_1 )^(γ-1)=(T_2/T_1 )^γ

(1/(2 ))^(5/3-1)=(T_2/298)^(5/3)

T_2=225.842K

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