Calor, trabajo y variación de energía en una expansión isotérmica a presión constante

, por F_y_Q

Tres moles de un gas ideal experimentan una expansión isotérmica contra una presión de oposición constante de 100 kPa desde 20\ dm^3 hasta 60\ dm^3. Calcula Q, W, \Delta H y \Delta U.


SOLUCIÓN:

Como el proceso se realiza a presión constante y temperatura constantes, tanto la variación de energía interna como la de entalpía son nulas, es decir, \bf \Delta U = \Delta H = 0.
Aplicando la Primera Ley de la Termodinámica tendremos:
\cancelto{0}{\Delta U} = Q + W\ \to\ Q = - W
El trabajo depende de la presión y del volumen. En nuestro ejercicio la presión es constante, por lo que el trabajo será:

W = -P\cdot \Delta V = - 10^5\ Pa\cdot (60 - 20)\cancel{dm^3}\cdot \frac{10^{-3}\ m^3}{1\ \cancel{dm^3}} = \bf -4\cdot 10^3\ J


El calor debe ser, por lo tanto:

Q = \bf 4\cdot 10^3\ J