Examen de Fundamentos de Física I: Calor y primera ley de la Termodinámica (2247)

, por F_y_Q

Un mol de un gas ideal diatómico (C_V = 5R/2) se mantiene a temperatura ambiente (20 ^oC) y a una presión de 5 atm. El gas se expansiona adiabática y cuasiestáticamente hasta que alcanza una presión de 1 atm. Entonces se calienta a presión constante hasta que su temperatura es de nuevo 20 ^oC y durante este calentamiento el gas se expansiona. Una vez que ha alcanzado la temperatura ambiente se calienta a volumen constante hasta que su presión es de 5 atm. Finalmente se comprime a presión constante hasta volver a su estado inicial.

a) Dibuja un diagrama P-V que represente el proceso cíclico sufrido por el gas.

b) Calcula el calor absorbido o cedido por el gas en cada una de las etapas del ciclo.

c) Calcula el calor total intercambiado y el trabajo realizado en el ciclo completo.

(Datos: R = 8.314\ \frac{J}{K\cdot mol} ; 1\ L\cdot atm = 101.3\ J)


SOLUCIÓN:

a)
b) \color[RGB]{2,112,20}{\bm{Q_a = 0}}

\color[RGB]{2,112,20}{\bm{Q_b = 3.13\ kJ}}

\color[RGB]{2,112,20}{\bm{Q_c = 24.4\ kJ}}

\color[RGB]{2,112,20}{\bm{Q_d = - 34.1\ kJ}}

\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{Q_T = - 6.6\ kJ}}}



c)

\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bm{W_T = 6.6\ kJ}}}