termodinamica

DIEZ EJEMPLOS EN EL HOGAR O EMPRESA EN DONDE SE REALICE UN CÁLCULO DE TRABAJO EN SISTEMAS ISOTÉRMICO, ISOBÁRICO, ISOCÓRICO Y ADIABÁTICO
Ejemplo 1: Una olla a presión es un sistema termodinámico donde el volumen será constante. Este proceso se conoce como isocórico. Sin embargo se tiene que para un proceso sin variación de trabajo.
W=0
Ejemplo 2:
En un termo adiabático se da la compresión deaire la cual requiere un trabajo exterior de 350 kJ que lo provee un motor eléctrico, para 1 mol a 300 K y 100 kPa. Cual será su energía interna? Será un proceso isotérmico? Cual es el precio del proceso?
Solución:
Se tiene por primera ley que
Q-W=∆U
Al ser adiabático la transferencia de calor es cero, por tanto
-W=∆U
-(-350 J)=350=∆U
Al existir cambio de energía interna, el sistema noes isotérmico
Se tiene con anterioridad que para energía eléctrica
0.076 pesos/kJ
Por tanto
350 J (1kJ/1000J)(0.076 pesos/kJ)=0.03 pesos
Ejemplo 3:
Ejemplo de adiabático Conservación de alimentos a bajas temperaturas.
El gas, no permite el cambio de calor con los alrededores, se somete a una comprensión, disminuyendo su volumen de 0.0008 a 0.003m3. Si se mantuvo durante el proceso, unapresión constante de 3 atmosfera, calcular. El trabajo mecánico que se realizo sobre el sistema la variación de energía interna.
Pr= 3 atmósfera
Vi = 0.0008m3
Vf = 0.003m
Tr = ?
J△E = ?
Q = 0
Pr = 3atm 1013*10 Pa = 3039 * 10 N/m
Tr= Pr (Vf – Vi) 3039 * 10
N/m (0,003m-0.008m) = (-0.005m) = 1519
NM = 1519
Ejemplo 4:
Ejemplo Isocórico Un volumen de aire atmosférico contenido en un balón devidrio herméticamente cerrado, es calentado por baño de maría para observar el funcionamiento de las variables temperatura y presión.
No. Presión mmHg Temperatura
1 43 35.6
2 61 37.2
3 90 43.5
4 110 48.3
Ley de Gay Lussac. La presión de un gas contenido en un recipiente, es directamente proporcional a la temperatura manteniendo su volumen constante
Ejemplo 5:
Ejemplo de procesoisotérmico, ¿Cuál es el trabajo (J) si 0.025 moles de N2 a temperatura constante de 230C se expande?
W = Nrt in =0.225mol/oK * 296K in 878/728= 103.6 julios
AU = 0
△V = Q – W
Q = W
PV= n RT 0.75
VA = 022 * 0.082.296
VA= 7.28 Litros
VA = 878
Ejemplo 6:
Para secar la fachada de mi casa después de pintarla se me ocurre con aire comprimido, a partir de una condición inicial de 1 bar y 25 °C hastaalcanzar un estado final de 5 bar y 25 °C. Este proceso ocurre con un calentamiento (T=1490.75 K) a volumen constante seguido por un enfriamiento a presión constante. Calcule el calor transferido.
Se dan las siguientes condiciones
C_v=20.785 y C_p=29.099 J mol^(-1) K^(-1)
V_1=0.02479 y V_2=0.004958 m^3
Para la primera etapa se tiene que
W=0
Por lo tanto
Q=∆U=C_v ∆T=24788 J
Por otra parte∆H=C_p ∆T=29.099(1490.75-298.15)
Para la segunda etapa a presión constante se tiene que
Q=∆H=C_p ∆T=29.099(298.15-1490.75)=-34.703 J
∆U=C_v ∆T=20.785(298.15-1490.75)=-24788 J
Teniendo
W=∆U-Q=-24788-(-34703)=9915 J
Para todo el proceso
Q=24788-34703=-9915
W=9915+0=9915 J
Ejemplo 7:
Esta misma compresión puede ocurrir en otro proceso mecánicamente reversible a partir de una compresiónisotérmica. Calcule trabajo y calor requeridos
Se tiene que para la compresión isotérmica de un gas ideal
∆U=∆H=0
Tenemos entonces que la expresión
Q=-W=P∆V
En su forma desarrollada es
Q=-W=RTln(P_1/P_2 )
Obteniendo
Q=-W=(8.314)(298.15)ln(1/5)=-3990 J
Ejemplo 8:
Un gas de acondicionamiento, en el centro comercial en el que como los viernes, se encuentra en un recipiente rígido a 4 ºCy 221 kPa se calienta hasta que la presión es de 236.15 kPa. La temperatura final de este gas, en ºC, es: despejando la relación presión-temperatura de la ecuación de gases ideales, tenemos que el término de la izquierda es constante, de tal manera que la relación presión-temperatura en el estado 1 y 2 son iguales, y de esta expresión despejamos la temperatura final
P/T=nR/v=c
P_1/T_1...