Question

Al empezar con 2.50 moles de N2 gaseoso (que se supone ideal) en un cilindro a 1atm y 20°C, un químico calienta primero el gas a volumen constante, agrega 1.52x104J de calor, luego continúa calentando y permite que el gas se expanda a presión constante al doble de su volumen original. a) Calcule la temperatura final del gas. b) Determine la cantidad de trabajo efectuado por el gas. c) Calcule la cantidad de calor agregado al gas mientras se expande. d) Calcule el cambio de energía interna del gas en todo el proceso

Answer 1

a) La temperatura final del gas es 1173ºK

b) La cantidad de trabajo efectuado por el gas es 1.22*10^4  J.

c) La cantidad de calor agregado al gas mientras se expande es 4.26*10^4 J

d) El cambio de energía interna del gas en todo el proceso es 4.57*10^4 J.

   La temperatura final, el trabajo efectuado por el gas, la cantidad de calor agregado al gas y el cambio de la energía interna se calculan mediante la aplicación de las siguientes fórmulas :

 a) Q = n* Cv* ΔT

     se despeja ΔT :

     ΔT = Q/ n*Cv = 1.52*10^4 J /( 2.5 moles * 20.76 J/molºK ) = 293ºK = Ta

      Tb = 586K

      Tc = 2* ( 586ºK) = 1173 ºK

  b)   Wab =0

          Wbc = P*ΔV= n*R*T

          Wbc = 2.5 moles *8.314 J/mol ºK *( 1173ºK - 586 ºK)

          Wbc = 1.22*10^4 J

           

          W = Wab + Wbc = 0J + 1.22*10^4 J

          W = 1.22*10^4 J

 c) Proceso b-c

      Q = n* Cv* ΔT

      Q = 2.5 moles * 29.07 J/molºK * ( 1173 ºK - 586 ºK )

     Q = 4.26*10^4 J

 d)   ΔU = n* Cv * ΔT

       ΔU = 2.5 moles * 20.76 J/molºK *( 1173 ºK - 293ºK )

       ΔU = 4.56*10^4 J

     Calor total : Q = 1.52*10^4 J + 4.26*10^4 J

                          Q = 5.78 *10^4 J

     

     ΔU = Q -W = 5.78*10^4 J - 1.22*10^4 J

     ΔU = 4.57*10^4 J