Primer Principio y Calorimetr´ıa
1. Un sistema cerrado, inicialmente en reposo sobre la tierra, es sometido
a un proceso en el que recibe una transferencia neta de energia por
trabajo igual a 200 KJ. Durante este proceso hay una transferencia
neta de energia por calor desde el sistema al entorno de 30 KJ. Al final
del proceso el sistema tiene una velocidad de 60 m/s y una altura de 60
m. La masa del sistema es 25 Kg, y la aceleracion local de la gravedad
es g= 9.8 m/s2. Determinar el cambio de energia interna del sistema
para el proceso.
soluci´on: ∆U= 110,3·KJ
2. Un mol de un gas ideal se expande isotermicamente desde (P1,V1, T)
hasta (P2,V2, T) en una etapa, frente a una P de oposici´on constante e
igual a P2. Si P1= 10 at, P2= 5 at y T = 300 K, ¿Cu´al es el traba jo
realizado por el sistema?
soluci´on: W=−1,25 ·KJ
3. Si se lleva a cabo la misma expansi´on isot´ermica, pero en 2 etapas, de
(P1,V1, T) a (P’, V’, T) y (P2,V2, T), formular la expresi´on para el
trabajo producido en t´erminos de T, P1,P2y P’. ¿Para qu´e valor de
P’ es m´aximo el traba jo de expansi´on que se puede obtener en estas
dos etapas?. Si el estado inicial y final del sistema es el mismo que en
el problema anterior, ¿Cu´al es el trabajo m´aximo producido?
soluci´on: P0=√P1·P2,W=−1,46 ·KJ
4. Se lleva a cabo la misma expansi´on isot´ermica del problema anterior
pero en infinitas etapas, o sea de forma reversible (infinitas etapas).
¿Cu´al es ahora el traba jo producido por el sistema?
soluci´on: W=−1,73 ·KJ
5. Un cilindro al que va ajustado un piston sin rozamiento contiene 3
moles de He gaseoso a P = 1 at, y esta introducido en un ba˜no grande
a la T constante de 400 K. Calcular el Q, W, ∆Uy ∆Hpara el proceso:
si la P aumenta reversiblemente a 5 at.
si se alcanza el mismo estado final pero el proceso ocurre de forma
irreversible.
soluci´on: par alos dos casos ∆U= 0, ∆H= 0, primer caso Q=
−W= 39,9·KJ
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