• Asignatura: Química
  • Autor: maiquer
  • hace 8 años

calcular el calor trabajo y el cambio de energía interna para la expansión reversible de 10 moles de un gas ideal desde la presión inicial de de 1 atmósfera hasta la presión final de 0.1 atmosferas ala temperatura constante de 0 °c​

Respuestas

Respuesta dada por: areliscresp
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Respuesta:

El trabajo  W de expansión es 5,087 Julios. El cambio en la energía interna ΔU es cero porque la transformación del gas ideal es isotérmica. El calor Q es igual al trabajo W.

Explicación:

¿Como?

Se parte del estudio del intercambio de energía en un sistema termodinámico, siendo este cualquier sistema, cuerpo o máquina objeto de estudio.

¿Por qué?

La energía transferida a un sistema termodinámico incluye el calor, el trabajo y la energía interna .

La energía interna se llama U y su cambio ΔU es una propiedad de un sistema y por ello una función de estado. Representa la energía de las moléculas e incluye las energías cinética, potencial, de traslación, vibracional y nuclear. Depende de la temperatura.

El calor Q es una energía en tránsito debida a la diferencia de temperaturas es absorbida o cedida. El trabajo W es una forma de energía de trayectoria debido a una fuerza cuando se produce un desplazamiento. En este caso es la expansión de un gas ideal. Este es un gas donde se desprecia la interacción de las moléculas y el  ΔU depende sólo de la temperatura

Las tres energías conforman el primer principio de la Termodinámica así:

Q = W +ΔU

El proceso es isotérmico por eso ΔU=0 entonces Q =W

W es el trabajo de expansión desde V1 hasta V2 del gas ideal se calcula por la fórmula

W= nRt Ln V2/V1

Datos

n= 10 moles

R= constante= 0,082 atm* l/mol *K

T= 0 °C + 273 =273 K

P1= 1 atm

P2= 0,1 atm

V1=?

V2=?

Paso a paso

1 .Calcular V1 y V2 usando la ecuación de estado de gas ideal queda

\\ V1= \frac{nRT}{P1}  = \frac{10 mol*0,082 (atm*l/mol*K) *273 K}{1 atm} = 223,86 l

\\ V2= \frac{nRT}{P2} = \frac{10 mol*0,082 (atm*l/mol*K) *273 K}{0.1  atm} = 2.238,6  l

2. Calcular W

\\ W = 10 mol* 0,082 (atm*l/mol*K) *273 K * Ln \frac{2.238,6 l}{223,86 l} = 515,46 atm *l

Conversión a unidades del S.I.

\\ W= 515,46 (atm*l) * 9,869* 10(-3) KPa *1000 (Pa/KPa) * 1 m3 /1000 l =5,087 N.m = 5,087 Julios

W= 5,087 Julios

El W es positivo porque es de expansión

Por la primera ley  Q = 5,087 Julios es positivo

ΔU=0

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