Biofísica 53. Adicionales 2020 8. Segundo Principio

8. Un milimol de gas ideal monoatómico evoluciona cíclicamente y reversiblemente entre los estados A, B y C en tres etapas.

En la evolución AB (PA = 2kPa; VA = 2 litros) la presión del gas aumenta isocóricamente hasta 6 kPa. La evolución BC es una expansión isotérmica hasta alcanzar los 6 litros y la evolución CA es isobárica. Entonces; se puede afirmar que:

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

 

 La energía interna del gas aumenta 8 J durante la evolución BC

Falso

 

Evolución BC isotérmica -------------- ΔUBC = 0

 

 La energía interna del gas disminuye 8 J durante la evolución BC

Falso

 

Evolución BC isotérmica -------------- ΔUBC = 0

 

█ El gas entrega 8 J de calor durante la evolución CAB

Verdadero

 

ΔUCAB = QCBA - LCAB

 

Donde

ΔUCAB = variación de la energía interna = 0

QCAB = calor

LCAB = trabajo CAB = LCA + LAB

LCA = trabajo CA = PA (VA – VC) = 2 kPa (2 L – 6 L) = - 8 J

LAB = trabajo AB = 0 (isotópico)

 

Reemplazando y despejando QCAB

QCAB = LCAB = LCA + LAB = - 8 J ------------ entrega 8 J

 

 El gas realiza un trabajo de 12 J durante la evolución CAB

Falso

 

LCAB = LCA + LAB = - 8 J  recibe trabajo

 

 La entropía del gas disminuye durante la evolución BC

Falso

 

ΔSBC = Q / TC  (a T constante)

 

Donde

ΔSBC = variación de la entropía

Q = calor BC = n R T ln (VC / VB)

TC = temperatura

 

Reemplazando

ΔSBC = n R ln (VC / VB) = 0,0001 mol 8,314 J/mol K ln (6 L / 2 L) = 0,0091 J/K > 0

 

 La entropía del gas aumenta en cada ciclo ABCA

Falso

 

Ciclo ABCA -------------- ΔUABCA = 0