Biofísica Final Jul18 T11 – 12 Termodinámica

12. Un gas ideal monoatómico evoluciona reversiblemente como muestra la figura. La evolución AB es isocórica mientras que la evolución BC es isobárica. Entonces, si llamamos Q al calor intercambiado por el gas, ΔU a la variación de energía interna  y L al trabajo, es posible afirmar, para la evolución ABC, que

Datos :  R = 8,314 J/mol ºK; cp = 5R/2; cv = 3R/2

 ΔUABC(gas) > 0  LABC(gas) > 0 █ QABC(gas) < 0

 ΔUABC(gas) = 0  LABC(gas) = 0  QABC(gas) = 0

Energía interna ABC

ΔUABC = n cv (TC – TA)

donde

ΔUABC = variación de la energía interna

n = número de moles

cv = calor especifico a volumen constante = 3/2 R

TC = temperatura en el punto C (gas ideal) = PC VC / n R

PC = presión en el punto C = 4 kPa = 4.000 Pa

VC = volumen en el punto C = 1 L = 0,001 m³

TA = temperatura en el punto A (gas ideal) = PA VA / n R

PA = presión en el punto A = 1 kPa = 1.000 Pa

VA = volumen en el punto A = 5 L = 0,005 m³

ΔUABC = n ·3/2 R (PC VC – PA VA) / n R = 3/2 (4.000 Pa 0,001 m³  - 1.000 Pa 0,005 m³ )

ΔUABC = - 1,5 J  < 0

Trabajo LABC

LABC =  LAB + LBC

donde

LABC = trabajo 

LAB = trabajo evolución AB (V = constante) = 0

LBC = trabajo evolución BC (P = constante) = PB (VC – VB) = 4 kPa (1 L – 5 L) = - 16 J

LABC = 0 – 16 J = -16 J < 0

Calor QABC

QABC = ΔUABC + LABC = - 1,5 J – 16 J = -17,5 J < 0