Biofísica Final Mar19 TA - 7 Termodinamica

7. Un gas ideal monoatómico evoluciona reversiblemente como muestra la figura. Si llamamos Q al calor intercambiado por el gas, ΔU a su variación de energía interna y L al trabajo, es posible afirmar, para la evolución ABC, que:

Datos: R = 8,314 J/mol K; cp = 5R/2; cV  = 3R/2

█ QABC < 0         QABC = 0         ΔUABC > 0

 ΔUABC = 0       LABC > 0         LABC = 0

Energía interna (U)

P V = n R T (Ecuación de Estado de los gases ideales)

Para el estado A  ---------- > PA VA = n R TA -----  > TA = PA VA / (n R)

Para el estado C  ---------- > PC VC = n R TC -----  > TC = PC VC / (n R)

ΔUABC = n cv (TC – TA)  (Energía interna)

Reemplazando y reordenando

ΔUABC = n 3/2 R ( PC VC / (n R) – PA VA / (n R)) = 3/2 ( PC VC – PA VA )

ΔUABC = 3/2 ( 8 kPa * 1 L - 2 kPa * 5 L ) = - 3 J < 0

Trabajo (L)

LABC = LAB + LBC

LAB (volumen constante) = 0

LBC (presión constante) = P ΔV  = 8 kPa * (1 L – 5 L) = - 32 J

LABC = 0 – 32 J = - 32 J < 0

Calor (Q)

ΔU = Q - L  

Despejando Q

Q = ΔU + L = - 3 J – 32 J = - 35 J < 0