Question

b. Se calientan 5kg de oxígeno, de 25°C a 250 °C en un recipiente. Determine la transferencia de calor que se requiere cuando eso se hace en un proceso a) a volumen constante

Answer 1

Una transformación termodinámica en la que el volumen se mantiene constante es una isocora. Según la Primera Ley de la Termodinámica tenemos:

$Q_{AB} = W_{AB}+\Delta U_{AB}$

Donde Q es la cantidad de calor en juego, W el trabajo y U la energía interna, como el volumen no varía tenemos:

$W_{AB}=0\\\\Q_{AB}=\Delta U_{AB}$

Todo el calor transferido se traduce en variación de energía interna. Y este es:

$Q=nC_v(T_2-T_1)$

n es el número de moles del gas, si la masa molar del oxígeno es $32\frac{g}{mol}$ queda:

$n=\frac{5000g}{32\frac{g}{mol}}= 156,25~moles$

Cv es el calor específico a volumen constante, en el oxígeno al ser un gas diatómico es:

$C_v=\frac{5}{2}R=\frac{5}{2}.8,31\frac{J}{mol.K} =20,8\frac{J}{mol.K}$

Reemplazando en la ecuación del calor transferido queda:

$Q=nC_v(T_2-T_1)=156,25mol.20,8\frac{J}{mol.K}(250\°C-25\°C)=731250J$

Con lo cual, para calentar 5kg de oxígeno de 25°C a 250°C a volumen constante hay que aplicarle 731kJ de energía térmica.