EJERCICIO 1
1. El gas contenido en un sistema de refrigeración utilizado en un tráiler que transporta materias primas para la preparación de alimentos, se comprime de (ver referencia 1 por apellido) a una presión constante de (ver referencia 2 por apellido). Durante el proceso se desprende una energía de (ver referencia 3 por apellido) en forma de calor, misma que repercute en las materias primas, debido a que el sistema no se encuentra aislado.
a) Calcula el trabajo realizado sobre el gas de refrigeración.
b) ¿Cuál es el cambio en su energía interna?
Ejercicio 1:
Referencia 1 = se comprime de 12 L a 9 L
Referencia 2 = 0.8 atm
Referencia 3= 800 J
Respuestas
a) El trabajo realizado sobre el gas de refrigeración es de - 243.18 J
b) Su energía interna se vuelve negativa, con un valor de -556.82 J
Veamos cómo hemos llegado a estas conclusiones.
a) Puesto que la compresión del gas se realiza a una presión constante, aplicaremos la versión de expresión del trabajo para P = cte.
W = P * (V2 - V1)
Para poder sustituir los valores en dicha expresión, primero debemos realizar un cambio para que estén en las unidades adecuadas (P en pascales y V1 y V2 en metros cúbicos). Así el resultado se expresará en julios.
P = 0.8 atm
P = 0.8 * 101.325 = 81.060 Pa
V1 = 12 L
V1 = 12 * 0.001 = 0.012 m3
V2 = 9 L
V2 = 9 * 0.001 = 0.009 m3
Ahora podemos sustituir los datos en la expresión del trabajo:
W = 81.060 *(0.009 - 0.012) = - 243.18 J
b) Para estudiar el cambio en la energía interna, aplicaremos la 1ª ley de la termodinámica:
Q - W = ΔU
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Sustituyendo la referencia 3 y el valor obtenido en el apartado anterior, obtenemos que:
-800 - (-243.18) = ΔU
* Ponemos -800 porque el calor se desprende.
ΔU = -556.82 J