Question

Procesos termodinámicos.

Instrucción: Lee con atención el siguiente problema y resuelve lo que se te pide para cada inciso.

Un gas que está dentro de una cámara se expande volumétricamente como muestra la siguiente gráfica y realiza trabajo sobre un freno, a) calcula la presión en la expansión si el trabajo realizado es de 1,234 J.

b) Posteriormente el mismo gas sufre una súbita compresión consumiendo parte de su energía interna. Para este efecto realiza 500 J de trabajo. Calcula la variación de la energía y exprésala en calorías.

c) Si a la cámara dentro de la cual está el gas confinado se le suministra calor. ¿Cuántas calorías son necesarias para que alcance una energía interna de 2,700 J? ¿Qué tipo de proceso termodinámico se pone de manifiesto?

d) Calcula la eficiencia de este sistema de freno si absorbe en una hora 3,560 cal y despide solamente 155 cal.

Answer 1

a) La presión es de 167242 Pa.

b) La variación de energía es de 175.43 Cal.

c) El calor suministrado es de 1966 J.

d) La eficiencia del sistema de freno es de 95.646%.

Explicación.

a) Para resolver este problema se aplica la siguiente ecuación:

P*V¹'⁴ = C

Los datos son:

P = 250 kPa

V = 0.05 m³

Sustituyendo:

250*0.05¹'⁴ = C

C = 3.77

Entonces:

3.77 = P*V¹'⁴

Por lo tanto el trabajo es el siguiente:

1234 = P*(0.05 - 0.02)¹'⁴

P = 167242 Pa

b) Para calcular la variación de energía se aplica la siguiente ecuación:

ΔE = 1234 - 500

ΔE = 734 J

ΔE = 175.43 Cal

c) La cantidad de energía necesaria para llegar a 2700 J es de:

E = 2700 - 734

E = 1966 J

d) La eficiencia del freno es de:

n = 100% - (155/3560 * 100%)

n = 95.646%