3 Problemas explicados Ley cero Calor Ley de gases ideales Primer Principio
Páginas: 2 (436 palabras)
Publicado: 25 de agosto de 2015
Problemas explicados
Ley cero, Calor, Ley de gases ideales, Primer Principio
1. Dos globos de gas de igual volumen se colocan en el fondo de un lago frío. La
temperatura del agua disminuye a mayorprofundidad. Un globo sube rápidamente
y se expande adiabáticamente mientras sube. El otro globo sube más lento y se
expande de manera isotérmica. La presión en cada globo permanece igual a la
presióndel agua a la altura del globo. ¿Qué globo tiene mayor volumen a alcanzar
la superficie del lago? Explique.
El globo que se expande de forma isotérmica es mayor al alcanzar la superficie. El globo
quese expande de forma adiabática estará a menor temperatura que el que lo hace de
forma isotérmica. Como ambos globos tienen el mismo número de moléculas de gas y
están a la misma presión, el que tengamayor temperatura, tendrá mayor volumen. Esto
se puede demostrar analíticamente:
Denotaremos al proceso adiabático con el subíndice “a” y al isotérmico con el subíndice
“i”. Utilizaremos el subíndice“0” para el estado inicial y “f” para el final.
Escribimos las ecuaciones de estado para ambos globos:
1γ
P
⇒ V f ,a= V0 0
P
f
P0
=
⇒
=
PV
P
V
V
V
0 0
f f ,a
f ,a
0
P
f
γ
γ
PV
0 0 = Pf V f , a
Luego,
P
V0 0
P
V f ,i
f
= =
1γ
V f ,a
P0
V0
P
f
P0
Pf
1−1/ γ
Como P0 Pf > 1 y γ > 1 : V f ,i > V f ,a
2. Un gas diatómicorealiza 300 J de trabajo y absorbe 2.50 kJ de calor. ¿Cuál es la
variación de energía interna del gas?
Aplicamos
el
primer
principio
∆U = Q + W = 2.5kJ − 300 J = 2.20kJ
de
la
termodinámica.
3. Lacapacidad de calor a volumen constante para una cierta cantidad de gas
monoatómico es 49.8 J/K. (a) Encuentre el número de moles de gas. (b)¿Cuál es
la energía interna del gas a T=300 K? (c) ¿Cuál es lacapacidad de calor a presión
constante del gas?
Podemos encontrar el número de moles del gas a partir de su capacidad de calor a volumen
constante CV = 3 2 nR . Podemos encontrar la energía...
Ley cero, Calor, Ley de gases ideales, Primer Principio
1. Dos globos de gas de igual volumen se colocan en el fondo de un lago frío. La
temperatura del agua disminuye a mayorprofundidad. Un globo sube rápidamente
y se expande adiabáticamente mientras sube. El otro globo sube más lento y se
expande de manera isotérmica. La presión en cada globo permanece igual a la
presióndel agua a la altura del globo. ¿Qué globo tiene mayor volumen a alcanzar
la superficie del lago? Explique.
El globo que se expande de forma isotérmica es mayor al alcanzar la superficie. El globo
quese expande de forma adiabática estará a menor temperatura que el que lo hace de
forma isotérmica. Como ambos globos tienen el mismo número de moléculas de gas y
están a la misma presión, el que tengamayor temperatura, tendrá mayor volumen. Esto
se puede demostrar analíticamente:
Denotaremos al proceso adiabático con el subíndice “a” y al isotérmico con el subíndice
“i”. Utilizaremos el subíndice“0” para el estado inicial y “f” para el final.
Escribimos las ecuaciones de estado para ambos globos:
1γ
P
⇒ V f ,a= V0 0
P
f
P0
=
⇒
=
PV
P
V
V
V
0 0
f f ,a
f ,a
0
P
f
γ
γ
PV
0 0 = Pf V f , a
Luego,
P
V0 0
P
V f ,i
f
= =
1γ
V f ,a
P0
V0
P
f
P0
Pf
1−1/ γ
Como P0 Pf > 1 y γ > 1 : V f ,i > V f ,a
2. Un gas diatómicorealiza 300 J de trabajo y absorbe 2.50 kJ de calor. ¿Cuál es la
variación de energía interna del gas?
Aplicamos
el
primer
principio
∆U = Q + W = 2.5kJ − 300 J = 2.20kJ
de
la
termodinámica.
3. Lacapacidad de calor a volumen constante para una cierta cantidad de gas
monoatómico es 49.8 J/K. (a) Encuentre el número de moles de gas. (b)¿Cuál es
la energía interna del gas a T=300 K? (c) ¿Cuál es lacapacidad de calor a presión
constante del gas?
Podemos encontrar el número de moles del gas a partir de su capacidad de calor a volumen
constante CV = 3 2 nR . Podemos encontrar la energía...
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