Biofísica 2P Jul 22 TB2 - 7. Termodinámica

Un sistema formado por 0,1 moles de gas ideal monoatómico sigue la evolución reversible ABC que se muestra en la figura. Los calores específicos son cv = 3/2R cp = 5/2 R

 

 

a)     Calcule la variación de energía interna en la evolución reversible ABC

 

ΔUABC = n cv (TC - TA)

 

Donde

ΔUABC = variación de energía interna ABC

.n = número de moles = 0,1 mol

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

R = constante de los gases ideales

TC = temperatura del estado C

TA = temperatura del estado A

 

P V = n R T ecuación de los gases ideales

 

Donde

P = presión

V = volumen

T = temperatura

 

Despejando T

T = P V / n R

 

Estado A 

PA = presión en el estado A = 900 kPa = 9 x 10^5 Pa

VA = volumen en el estado A = 900 cm³ (1 m³ / 10^6 cm³) = 9 x 10^-4 m³

 

Reemplazando en T

TA = PA VA / n R = 9 x 10^5 Pa 9 x 10^-4 m³ / n R = 810 J /n R

 

Estado C 

PC = presión en el estado C = 900 kPa = 9 x 10^5 Pa

VC = volumen en el estado C = 300 cm³ (1 m³ / 10^6 cm³) = 3 x 10^-4 m³

 

Reemplazando en T

TC = PC VC / n R = 9 x 10^5 Pa 3 x 10^-4 m³ / n R = 270 J /n R

 

 

Reemplazando en ΔUABC

ΔUABC = n 3/2 R (270 J / n R - 810 J/ n R = - 810 J  

 

b)    Calcule el trabajo realizado por el gas en la evolución reversible ABC

 

WABC = WAB + WBC

 

Donde

WABC = trabajo realizado en la evolución ABC

WAB = trabajo realizado en el proceso AB = 0 (V = constante)

WBC = trabajo realizado en el proceso BC = área de la curva P-V

 

 

Área roja = (900 kPa - 700 kPa) (300 cm³ - 900 cm³) /2 = -60000 kPa cm³

Area azul = 700 kPa (300 cm³ - 900 cm³) = -420000 kPa cm³

 

WBC = -60000 kPa cm³ - 420000 kPa cm³ = -480000 kPa cm³ = -480 J

WABC = 0 - 480 J = - 480 J