Boletin_Problemas_1erPpo_Termodinamica

Boletín de problemas: Calor y temperatura

Gymnázium Budějovická

Problemas de Termodinámica 1er y 2do principio.
Problema 1. En cada uno de los siguientes casos, hállese la variación de energía interna
del sistema:
a. Un sistema absorbe 500 cal y realiza 300 J de trabajo Sol. 1.792,5 J
b. Un sistema absorbe 300 cal y se le aplica 419 J Sol. 1.674,5 J
c. De un gas se extraen 1500 cal a volumenconstante Sol. 6.277,5 J

Problema 2. a) ¿Qué trabajo, en julios, realiza 1 ℓ de agua al congelarse bajo la presión
atmosférica normal?
b) ¿Cuál es el calor cedido por el sistema?
c) ¿Cuál es la variación de energía interna?
[Datos a 0 ºC: ρagua= 0,99987 g/cm3; ρhielo= 0,91674 g/cm3; LF = 79,71 kcal/kg; J =
4,186 kJ/kcal].

Gases Ideales.

Sol: a) 9,17 J b) -333,62×103 J c) -333,63×103 J

Problema3. Hallar el trabajo de expansión de un gas desde un volumen inicial de 3 l a
20 atm hasta su volumen final de 24 l, permaneciendo constante la temperatura del
sistema.
Sol. 12.641,96 J
Problema 4. Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la
parte superior. El émbolo tiene una masa 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 se eleva de 20 ºC
a 300 ºC?
Sol. 466 J
Problema 5. Un gas ideal inicialmente a 300 K se somete a una expansión isobárica a
2,50 kPa. Si el volumen aumenta de 1 m3 a 3 m3, y se transfiere al gas 12,5 kJ de
energía térmica, calcule:
a. El cambio de energía interna Sol. 7,50 KJ
b. Su temperaturafinal Sol. 900 K
Problema 6. Un mol de un gas ideal realiza 3.000 J de trabajo sobre los alrededores
conforme se expande isotérmicamente hasta una presión final de 1 atmósfera y un
volumen de 25 L. Determine: a) El volumen inicial, b) La temperatura del gas
Sol. 7.65 L, 305 K

Problema 7. Un gas es comprimido a una presión constante de 0,80 atmósferas de 9 L a
2 L. En el proceso, 400 J de energíatérmica salen del gas, a) ¿Cuál es el trabajo
efectuado por el gas?, b) ¿Cuál es el cambio en su energía interna? Sol. –567 J, 167 J
Problema 8. Cinco moles de un gas ideal se expanden isotérmicamente a 127 ºC hasta
cuatro veces su volumen inicial. Encuentre a) el trabajo hecho por el gas, y b) la energía
térmica transferida al sistema, ambos en joules. Sol. 23,1 KJ, 23,1 KJ
Problema 9. Secalienta helio a presión constante de 273 K a 373 K. Si el gas realiza
20 J de trabajo durante el proceso. ¿Cuál es la masa de helio?
Sol. W  P V1  V2   PV1  PV2  nRT1  nRT2  nRT  m=0,0962 g

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Problema 10. Un mol de vapor de agua a 373 K se enfría a 283 K. El calor entregado
por el vapor de agua que se enfría lo absorben 10moles de un gas ideal, y esta absorción
de calor ocasiona que el gas se expanda a una temperatura constante de 273 K. Si el
volumen final del gas ideal es 20 L, determine su volumen inicial. Sol. 2.47 L
Problema 11. Se comprime adiabáticamente un volumen de 22,4 l de nitrógeno
gaseoso a 0 ºC y 1 atm a 1/10 de su volumen inicial. Hallar:
a. La presión final Sol. 25,12 atm.
b. La temperatura finalSol. 685,75 K
c. El trabajo que hay que realizar sobre el sistema. Para el nitrógeno; el coeficiente
adiabático vale 1,40; calor específico a volumen constante 0,178 cal/g.ºC, 1 mol
de gas nitrógeno posee 28 g de masa Sol. –141.927,954 J
Problema 12. Un kilogramo de vapor de agua a 100 ºC y 1 atm ocupa un volumen de 1.673
m3. Hállese:
a. El porcentaje, respecto al calor de vaporización del agua(540 kcal/kg a 100 ºC y
1 atm), del trabajo exterior producido al transformarse agua a 100ºC en vapor a
100 ºC, venciendo la presión atmosférica. Sol. 7,496 %
(observa el dato de volumen específico del agua a 100ºC en el apartado b)
considera el vapor de agua como un gas ideal)
b. El volumen específico del agua a 100 ºC vale 0.001 m3/kg. Determinar el
incremento de energía interna al formarse 1 kg...