Biofísica 53. Adicionales 2020 1. Primer Principio

1. Un sistema (no es un gas ideal) evoluciona reversiblemente desde el estado A hasta el B, luego del B al C y regresa al estado A como muestra el gráfico de presión en función del volumen. En la evolución AB su energía interna disminuye en 200 J y en BC aumenta en 300 J. Encontrar:

 

 

a. El trabajo intercambiado por el sistema en el tramo CA, indicando si el sistema lo entrega o lo recibe.

 

WABCA = WAB + WBC + WCA

 

Donde

WABCA = trabajo del ciclo = área = (1,2 – 0,2) m³ (500 – 100) Pa / 2 = 200 J

WAB = trabajo A a B (P constante) = PA (VB – VA) = 100 Pa (0,2 – 1,2) m³ = - 100 J

WBC = trabajo B a C (V constante) = 0

WCA = trabajo C a A

 

Despejando

WCA = WABCA – WAB – WBC =  200 J – (- 100 J)  – 0 = 300 J ---- entrega trabajo

 

b. El calor intercambiado por el sistema en el tramo CA, indicando si el sistema lo entrega o lo recibe.

 

ΔU = Q - L

 

Donde

ΔU = variación de la energía interna

Q = calor

W = trabajo

 

ΔUABCA  = ΔUAB + ΔUBC + ΔUCA

 

Donde

ΔUABCA  = variación de la energía interna del ciclo = 0

ΔUAB = variación de la energía interna A a B = - 200 J

ΔUBC = variación de la energía interna B a C = 300 J

ΔUCA = variación de la energía interna de C a A

 

ΔUCA = ΔUABCA - ΔUAB - ΔUBC = 0- ( - 200 J) – 300 J = - 100 J

 

Reemplazando y despejando Q

QCA = ΔUCA + WCA = - 100 J + 300 J = 200 J ------- recibe calor