Calor, trabajo y variación de energía en una expansión isotérmica a presión constante (5655)

, por F_y_Q

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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.

P.-S.

Como el proceso se realiza a presión y temperatura constantes, tanto la variación de energía interna como la de entalpía son nulas, es decir:

\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{\Delta U = \Delta H = 0}}}


Aplicando la primera ley de la termodinámica tendrás:

\cancelto{0}{\Delta U} = Q + W\ \to\ \color[RGB]{2,112,20}{\bf Q = - W}

El trabajo depende de la presión y del volumen. En el 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}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{-4\cdot 10^3\ J}}}


El calor debe ser, por lo tanto:

\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{Q = 4\cdot 10^3\ J}}}