Ejercitacion 2 Gases Ideales Y Primera Ley 8 333570

Termodinámica Metalúrgica I (16210)
Ejercitación 2 – Gases ideales y Primera Ley de la Termodinámica
1. Calcular Q, w, ΔU y ΔH en la expansión isotérmica reversible a 300 K de 5
moles de un gas ideal desde 500 cm3 hasta 1500 cm3. ¿Cuánto valdrían ΔU y
W si la expansión conectase los mismos estados inicial y final que en el caso
anterior, pero realizando la expansión del gas ideal en el vacío?

2.Consideremos helio (gas perfecto monoatómico Cv=3R/2) en el estado inicial A:
P=105 Pa, V=10-2 m3 y T=300 K. Se llevan a cabo las siguientes
transformaciones:
• A ⇒ B: Transformación isoterma reversible siendo VB=2x10-2 m3
• B ⇒ C: Transformación isócora (V=cte) reversible siendo TC=189 K
• C ⇒ A: Transformación adiabática reversible, que devuelve al gas a sus
condiciones iniciales.
a) Determinarel número de moles de helio, confeccionar una tabla en la que
aparezcan los valores P, V y T en los tres estados A, B y C, y dibujar el ciclo en
el diagrama P-V.
b) Calcular, en unidades del sistema internacional, de forma directa (siempre que
sea posible) el trabajo W, el calor Q, y la variación de energía interna U, del
gas para cada uno de los procesos.
Dato: R=8.33 J/(mol K)

3. Un mol de ungas ideal monoatómico, en el estado inicial T= 273 K, P = 1 atm,
es sujeto a los tres procesos siguientes, cada uno de los cuales es conducido
reversiblemente:
a) Duplicación de su volumen a presión constante.
b) Luego, duplicación de su presión a volumen constante.
c) Luego, retorno al estado inicial a través del camino P = 6,643x10-4 ·V2 +
0,6667.
Calcular el calor y el trabajo para cada uno delos tres procesos.

4. 10 moles de un gas ideal diatómico (CV=5R/2) se encuentran inicialmente en
un estado A, a una presión de PA = 5x105 Pa y ocupando un volumen de VA =
249x10-3 m3. Se expande adiabáticamente (proceso A-B) hasta ocupar un
volumen VB = 479x10-3 m3. A continuación el gas experimenta una
transformación isoterma (proceso BC) hasta una presión PC = 1x105 Pa.

Posteriormente secomprime isobáricamente (proceso CD) hasta un volumen
VD = VA = 249x10-3 m3. Por último, experimenta una transformación a volumen
constante (proceso DA) que le devuelve al estado inicial.
a. Representar gráficamente este ciclo en un diagrama P-V.
b. Calcular el valor de las variables termodinámicas desconocidas en los
vértices A, B, C y D.
c. Hallar el calor, el trabajo, la variación de energíainterna, en Joules, de
forma directa y/o empleando el Primer Principio, en cada etapa del ciclo.
R= 0.082 atm l/(mol K) = 8.314 J/(mol K) ; 1 cal = 4.186 J; 1atm = 1.013 105 Pa

5. Un gas ideal diatómico experimenta una expansión adiabática desde un
volumen de 2 l, a la presión de 2 atm y temperatura de 300 K, hasta que su
temperatura final sea la cuarta parte de la inicial. Se pide calcular:
El volumeny la presión final
El trabajo y la variación de energía interna en la transformación

6. 10 moles de gas ideal, en el estado inicial P1 = 10 atm, T1 = 300 K son
llevados a través del siguiente ciclo:
a) Un cambio reversible de estado a lo largo de una línea recta en el
diagrama P-V al estado P = 1 atm y T = 300K.
b) Una compresión isobárica reversible a V = 24,6 litros y,
c) Un cambio reversiblea volumen constante a P = 10 atm.
¿Cuánto trabajo es efectuado sobre o por el sistema durante el ciclo?
7. Un gas ideal a 300 K tiene un volumen de 15 litros a una presión de 15 atm.
Calcular (1) el volumen final del sistema, (2) el trabajo efectuado por el
sistema, (3) el calor que ingresa o deja el sistema, (4) el cambio en la energía
interna y (5) el cambio en la entalpía; cuando el gas sufre:a) Expansión isotérmica a una presión de 10 atm.
b) Expansión adiabática a una presión de 10 atm.
Dato: CV = 1,5·R
 
 

8. Dos moles de un gas ideal monoatómico están a una presión de 1 atm y 300K.
Cuando 34166 J de calor son transferidos al gas, este se expande y realiza un
trabajo de 1216 J. Calcular la temperatura final del gas.
 
 
 

9. Calcule: q, w, ΔU y ΔH para la expansión isotérmica a...