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:
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
2. Calcular W
Conversión a unidades del S.I.
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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