TAREA  13 de Fluidos y Termodinámica

1.   En un determinado proceso se suministran 500 cal a un sistema, y al mismo tiempo se realiza sobre el sistema un trabajo de 100 J. ¿Cuál es el incremento de la energía interna del sistema?

[RESP : 2195 Joules]

2.   Un gas ideal experimenta una expansión isoterma a 0ºC desde 0.01 m³, hasta 0.02m³ para 5 mol de gas, calculese el trabajo realizado, el calor suministrado y la variación de energía interna.

[RESP : W = 7866 J;    Q = 7866 J;    DU = 0 J]

3.   Considérese la compresión isoterma de 0.1 mol de un gas ideal a T = 0^oC. La presión inicial es 1 atm y el volumen final es 1/5 del inicial. (a) Determínese el trabajo requerido. (b) ¿Intercambia calor el gas con el medio externo ? En este caso, ¿cuánto y en que dirección ? (c) ¿Cuál es la variación de la energía interna?

[RESP : a) W = 336 Joules;    b) Sí, Q = 366 Joules hacía afuera;    c) DU = 0 Joules

4.   En un recipiente expandible se enfría un gas nitrógeno (M_N = 28 g/mol) de 70ºC a 10ºC a presión constante (3 x 10⁵ Pa). El calor total liberado por el gas es de 6 x 10⁴ Joules. (a) Calcule el número de moles de este gas. (b) Calcule el cambio de la energía interna de este gas. (c) Calcule el trabajo efectuado por este gas. (d) Cuanto calor liberaría el gas para el mismo cambio de temperatura si el volumen fuera constante.

[RESP : a) n = 34.36mol;    b) DU = 42857 J;    c) W = 17142.8 J;    d) Q = 42857 J]

5.   Un cilindro contiene un mol de gas oxígeno a una temperatura de 27ºC. El cilindro está provisto de un pistón sin rozamiento que mantiene sobre el gas una  presión constante de 1 atm. El gas se calienta hasta que su temperatura se eleva a 127ºC.

a)   Dibujese un diagrama que represente el proceso en el plano pV.

b)  ¿Cuánto trabajo realiza el gas en este proceso? [RESP : W = 831 J]

c)   ¿Sobre qué se realiza este trabajo? [RESP : Sobre el pistón]

d)  ¿Cuál es la varaición de energía interna del gas? [RESP : DU = 2110 J]

e)   ¿Cuánto Calor se ha suministrado al gas? [RESP : Q = 2940 J]

f)    ¿Cuánto trabajo se habría realizado si la presión hubiera sido 0.5 atm? [RESP : W = 831 J]

6.   Un cilindro contiene oxígeno a 2 atm y 300 K. El volumen es 6 lt. Suponga que el oxigeno se puede tratar como un gas ideal, y que se somete a los siguientes procesos :

·      Calentar a presión constante del estado inicial 1 al estado 2, donde T₂ = 500K.

·      Enfriar a volumen constante a 200 K (estado 3).

·      Comprimir a temperatura constante a un volumen de 6 lt (estado 4).

·      Calentar a volumen constante a 300 K, volviendo el sistema al estado 1.

1.  Muestre estos 4 procesos en un diagrama PV, dando los valores numéricos de P y V en cada uno de los 4 estados.

2.  Calcule Q, W y DU en cada proceso y para el ciclo completo.

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