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Universidad de Santiago de Chile Departamento de Física Ing. de Ejecución Plan Anual Prof: Jorge Lay G.

Taller 6. Primera ley de la termodinámica
Noviembre del 2006

1. Hallar el trabajo deexpansión de un gas desde un volumen inicial de 3l a 20atm hasta su volumen final de 24l, permaneciendo constante la temperatura del sistema (suponga que 1atl=100J) Solución:
V0 = 3l P0 = 20atm v = 24lTcte W = P0 V0 ln V 24 = 3 ∗ 20 ∗ ln = 60ln8 V0 3

W = 124,766atml = 12476,6Joule 2.- Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El émbolo tiene unamasa de 8 Kg y un área de 5 cm2, y se puede mover libremente hacia arriba y hacia abajo, manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se hace cuando la temperatura de 0,20 moles del gas seeleva de 20 ºC a 300 ºC?

m = 8kg area = 5cm2 P cte n = 0,20mol T0 = 20º C T = 300º C ⎛ nRT nRT0 ⎞ W = P(V − V0 ) = P ⎜ − ⎟ P ⎠ ⎝ P W = P ( nRT − nRT0 ) 0,2 ∗ 0,082 ( 573 − 293 ) = 4,592atmlt W =459,2J

3. Se comprime adiabáticamente un volumen de 22,4l de nitrógeno gaseoso a 0ºC y 1atm a 1/10 de su volumen inicial. Hallar: a) La presión final b) La temperatura final c) El trabajo que hayque realizar sobre el sistema. Para el nitrógeno; el coeficiente adiabático vale 1,40; calor específico a volumen constante 20,8J/molK . R=8,31J/molK
Solución:

a)

c)

V0 = 22,4l T0 = 0º C V010 P0 = 1atm V= P0 V0 = PV P=
γ γ γ

(P0 V0 − PV ) R 20,8 W= ( 22,4 ∗ 100 − 25,12 ∗ 2.24 ∗ 100 ) 8,31 W = 2,5 ( 2240 − 5626,88 )
W= W = −8467,2J

cV

P0 V0 γ ⎛V ⎞ 1,4 = P0 ⎜ 0 ⎟ = 1∗ (10 ) γ V⎝ V⎠ P = 25,12atm

b)

V0∗ = 22,4l T0 = 0 º C V0 10 P0 = 1atm V= P = 25,12atm T0 V0 γ −1 = TV γ −1 T V γ −1 ⎛V ⎞ T = 0 γ0 1 = T0 ⎜ 0 ⎟ − V ⎝ V ⎠ T = 273 ∗ 2,512 T = 685,74K
γ −1

= 273 ∗ (10 )1,4 −1

4.- 3 dm3 de argón se comprimen lentamente hasta ocupar un volumen de 1dm3 a una presión de 101 000 Pa. Durante el proceso se liberan 20 J a través de calor. Calcular la variación de...
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