nacimiento

Física 2 (Biólogos y Geólogos)
SERIE 9

Trabajo, Calor, Energía interna, Entalpía
1.

Definir sistemas termodinámicos, medio ambiente y pared adiabática.

2.

a) ¿Cuál será la expresión de W para el caso de un trabajo de volumen?
b) ¿Cuáles de estas variables son intensivas y cuáles extensivas?
c) ¿Qué es una variable de estado?
d) Dar ejemplos de variables intensivas y extensivas.3.

Expresar kWh en erg. y Joule.

4.

Un mol de gas ideal se expande irreversiblemente en contacto con una fuente de
calor a T = 373°K contra una presión exterior constante de 5 atm, partiendo del
estado en que la presión termodinámica es de 10 atm., hasta llegar al volumen de
equilibrio.
a) Calcule el trabajo realizado por el gas.
b) Calcule ahora ese trabajo, en el caso en que elgas se expanda
reversiblemente.
c) Calcule el calor recibido por el gas, de la fuente, en cada caso.
d) Calcule ∆U y ∆H, y compare ∆H con el calor, en cada caso.

5.

Se tiene un cilindro con un pistón sin rozamiento que contiene 1m3 de un gas
monoatómico (γ = 5/3) a presión atmosférica (1,01.105 Nt.m-2). Se comprime el
gas hasta que el volumen sea 0,4 m3. ¿Cuánto trabajo se realizó paracomprimir
este gas?
a) Si el proceso es isotérmico reversible.
b) Si el proceso es a p = cte = Pext
c) Si el proceso es adiabático reversible.

6.

Un cilindro en el cual el pistón es sostenido por un resorte, contiene 0. 03m 3 de
aire a una presión de 1050mbar , equilibrada con la presión atmosférica constante
de 1050mbar . El peso del pistón y del resorte pueden considerarsedespreciables. En el estado inicial el resorte no ejerce ninguna fuerza sobre el
pistón. Entonces se calienta el gas hasta duplicar su volumen. La presión final
del gas es 3500mbar , y durante el proceso el resorte ejerce una fuerza
proporcional al desplazamiento del pistón a partir de su posición inicial siendo la
constante de proporcionalidad del resorte k = 10000 N m ..

2
1

Considerando elgas como sistema, calcular el trabajo total efectuado por el
sistema. De este trabajo total, ¿qué porcentaje está hecho contra la atmósfera y
cuál contra el resorte?
7.

Diez moles de un gas ideal (γ = 5/3) que se encuentra inicialmente a 27°C y 760
mm. de Hg, se comprimen en forma reversible a la mitad del volumen inicial.
a) Calcule Q, W, ∆U y ∆H del sistema cuando el proceso se realizaisotérmicamente.
b) Calcule Q, W, ∆U y ∆H del sistema cuando el proceso se realiza
adiabáticamente.

8.

Calcular el trabajo realizado y el calor absorbido (o entregado) por 1 m3 de gas
ideal a presión atmosférica cuando se lo somete a los siguientes procesos:
a) Desde las condiciones iniciales se comprime el gas isotérmica y
reversiblemente hasta 20 veces la presión inicial.
b) Desde lascondiciones iniciales se calienta el gas a volumen constante hasta
20 veces la presión inicial. Luego se lo lleva reversiblemente, a presión
constante, hasta el volumen final del caso anterior.
c) dibuje el diagrama P-V.

9.

La temperatura de 5kg. de N2 gaseoso se eleva desde 10°C a 130°C.
a) Si se realiza el proceso a presión constante, halle la cantidad de calor
necesaria para ello, elincremento de energía interna y el trabajo exterior
realizado sobre el gas.
b) Calcule la cantidad de calor necesaria si el proceso se lleva a cabo a volumen
constante.
Los calores específicos del gas N2 son:
Cp = 0,248 kcal/kg°K
Cv = 0,177 kcal/kg°K

10.

Un gas tiene una ecuación de estado:
RT
aT
P=
.(1 +
)
V
V
con a=cte., siendo su energía interna de la forma:
T2
U(V, T) =U o (T) − R.a.
V
a) Halle el trabajo entregado por el gas durante una expansión isotérmica
reversible desde Vo a 3Vo.
b) Idem, durante una expansión isotérmica contra una presión exterior constante
Pext menor que P(3Vo,T), desde Vo hasta 3Vo.
c) Halle la variación de energía interna del gas y los calores absorbidos en los
casos a) y b).

11.

Un gas experimenta una transformación que...