5. Se ha realizado un trabajo de 1200 J sobre un vaso de precipitados que contiene 400 g
de agua al agitarlo y se añadieron 200 cal de calor al mismo desde una placa caliente.
a) ¿Cuál es el cambio en la energía interna del agua, en joules?
b) ¿Cuál es el cambio en la energía interna del agua, en calorías?
c) ¿Cuál es el cambio de temperatura del agua?
d) ¿Tus respuestas a los primeros tres incisos difieren si se han realizado 200 J de trabajo
y se han añadido 1200 cal de calor? Explica por qué.
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
Explicación:
Aplicando la primera ley de la termodinámica, la solución para cada ejercicio viene siendo:
El vapor de agua experimenta un cambio de energía interna de 4800 J.
El sistema experimenta una variación de la energía interna de 800 J.
El sistema experimenta una variación de la energía interna de 2052 J.
El sistema termodinámico recibe un calor de 300 J.
La energía interna del sistema varía 290 J.
¿Cómo se define la primera ley de la termodinámica?
La primera ley de la termodinámica se define mediante la siguiente igualdad:
Q - W = ΔU
Donde:
Q = calor
W = trabajo
ΔU = cambio de energía
Resolución de los problemas
Para resolver todos estos problemas aplicaremos la primera ley de la termodinámica.
Primer problema
Sabiendo que el sistema recibe 6000 J de calor y realizar un trabajo de 1200 J, se procede a calcular el cambio de energía interna:
6000 J - (1200 J) = ΔU
ΔU = 4800 J
Segundo problema
Sabiendo que el sistema realiza un trabajo de 1500 J y se le suministran 2300 J de calor, entonces el cambio de la energía interna será:
2300 J - (1500 J) = ΔU
ΔU = 800 J
Tercer problema
Sabiendo que el sistema absorbe 500 cal y realiza 40 J de trabajo, tenemos que la variación de la energía interna es:
2092 J - (40 J) = ΔU
ΔU = 2052 J
Cuarto problema
Sabiendo que el sistema termodinámico experimenta una disminución de la energía interna en 500 J y se realizan 200 J de trabajo sobre el mismo, tenemos que la energía transferida es:
Q - (- 200 J) = 500 J
Q = 500 J - 200 J
Q = 300 J
Quinto problema
Sabiendo que el sistema absorbe 250 J y se le aplica un trabajo de 700 J, la variación de energía interna viene siendo:
250 J - (-40 J) = ΔU
ΔU = 290 J