Ingenieria Termodinamica

2. 1 kg de hielo ocupa un volumen de 0.917L a presión atmosférica y 0 ºC, mientras que el volumen que ocupa la misma masa de agua líquida es 1L. Calcule la diferencia en la energía internaentre las fases líquida y sólida.

Solución:

mA=masa del hielo⇒1kg

Lf=3,33X105Jkg

P=1atm⇒1,013X105pa

Vi=0,9172⇒0,917X10-3m3

Vf=1L⇒1X10-3m3

W=-P(Vf-Vi)W=-1,013X105pa(1X10-3m3-0,917X10-3m3)

W=-8,4J

Q=mALf

Q=1kg(3,33X105Jkg)

Q=3,33X105J

∆Eint=Q+W

∆Eint=3,33X105J+(-8,4J)

∆Eint=332X105J

3. Un sistema termodinámico se somete a un proceso en el cual suenergía interna decrece 500J. Al mismo tiempo se realizan 220J de trabajo sobre el sistema. Calcule la energía transferida hacia o desde el sistema mediante calor.

Solución:

De acuerdo con laprimera ley de la termodinámica

ΔU = Q – W

Q = ΔU + W

Q = -500 J + 220 J

Q = -280 J
4. Un mol de gas ideal realiza un trabajo de 3000J sobre sus alrededores a medida que se expande de formaisotérmica hasta alcanzar una presión final de 1 atm y un volumen de 25L. Determine: a) el volumen inicial y b) la temperatura del gas.

Solución:

a) El trabajo a temperaturaconstante está dado por

W=ViVfpdV

Sustituyendo p =nRTV e integrando se obtiene

W=nRTInVfVi

Despejando el volumen inicial Vi se obtiene

Vi=(25L)e-WnRT

Sustituyendo los valoresVi=Vfe3000J1mol(8.3145J/mol*K)(305K)

Vi=(25L)e-1.183

Finalmente:

Vi=7.66L

b) Como se trata de un gas, se cumple que despejando la temperatura T, se obtiene

pV=nRT

T=pVnRT=1atm(25L)1mol8.3145Jmol*K

T=1.01325 x 105Pa25 x 10-3m31 mol8.3145Jmol*K

T=304.66K

T=305K
5. Un gas ideal que se encuentra inicialmente a una temperatura de 300K, se somete a una expansión isobárica a 2.5kpa. Si el volumen se incrementa desde 1 m³ hasta 3 m³ y si se transfiere 12.5 kJ al gas en forma de calor. Cuáles son: a) el cambio en su energía interna y b) su temperatura final?...