Una muestra de 2.00 moles de gas helio, inicialmente a 300 K y 0.400 atm, se comprime
isotérmicamente a 1.20 atm. Si nota que el helio se comporta como un gas ideal, encuentre
a) El volumen final del gas,
b) El trabajo consumido en el gas y
c) La energía transferida por calor.
Respuestas
Para el proceso que sufre el helio el volumen final sera de V2 = 41 L, logrando un trabajo de W = - 5480.63 J y el calor es Q = W = - 5480.63 J
Explicación paso a paso:
La ecuacion para un gas ideal esta dado por la siguiente expresión:
PV = nRT
R = 0.082 atmL/mol K = 8.314472 J/molK
- Estado inicial
V1 = nRT/P1
V1 = 2mol* 0.082 atmL/mol K*300k/0.4atm
V1 = 123 L
- Estado final
V2 = 2mol* 0.082 atmL/mol K*300k/1.2atm
V2 = 41 L
La ecuacion del trabajo es de:
W = nRT ln(V2/V1)
W = 2mol* 8.314472 J/molK*300k ln(41/123)
W = - 5480.63 J
Como el proceso es isotérmico, la energía interna es nula por que depende de la variación de temperatura, de modo que Q = W = - 5480.63 J
El volumen final del gas en este proceso isotérmico es de Vf = 41 L
Durante este proceso isotérmico se experimenta un trabajo de W = - 5480.63 J
Aplicando la 1era Ley de la Termodinámica, la energía de calor es Q= - 5480.63 J
¿Qué es un gas ideal?
Un gas ideal es un gas que en su estudio tiene un valor de compresibilidad Z = 1, es decir no se toma en cuenta la variable de la compresibilidad por ser un fluido compresible, los gases ideales se encuentra definido por tres variables físicas cuantitativas y variables de acuerdo el entorno en que se encuentra, expresada como:
PV =nRT
- n es la cantidad de moles
- R constante universal de los gases
- T temperatura
Determinamos el volumen inicial
Vo = nRT/P1
Vo = 2mol* 0.082 atmL/mol K*300k/0.4atm
Vo = 123 L
Determinamos el volumen final
Vf = nRT/P2
Vf = 2mol* 0.082 atmL/mol K*300k/1.2atm
Vf = 41 L
El trabajo está dado por la siguiente expresión para procesos isotérmicos.
W = nRT ln(V2/V1)
W = 2mol* 8.314472 J/molK*300k ln(41/123)
W = - 5480.63 J
Primera ley de termodinámica establece que
Q - W =ΔU Pero al tratarse de un proceso isotérmico la temperatura es constante, por ende la variación de energía interna es nula, nos queda entonces
Q = W
Q= - 5480.63 J
Aprende más sobre gases ideales en:
brainly.lat/tarea/20245174
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