Física, pregunta formulada por antonyhater, hace 6 meses

Un gas monoatómico se encuentra a la presión de 1 atm y ocupando un volumen de 2 litros. Si se le suministra calor isotérmicamente, hallar el trabajo desarrollado por el gas, si el volumen final es 20 litros.

Respuestas a la pregunta

Contestado por jesusmorales108653
0

Respuesta:

Antes de contestar, recordemos que para un gas ideal se cumple:

p =

N0kT

V

y si es monoat´omico, la energ´ıa interna es

E =

3

2

N0kT

donde N0 es un mol. Para procesos reversibles, a N constante, la primera ley establece

dE = dW + dQ

con dW = −pdV y dQ el trabajo y el calor reversibles, respectivamente. Podemos tambi´en

escribir dE = (3/2)N0kdT.

(a) Expansi´on a temperatura constante T0. Por lo tanto, el cambio de la energ´ıa interna

es cero, dE = 0. El trabajo es,

W = −

Z 2V0

V0

pdV

= −

Z 2V0

V0

N0kT0

V

dV

= − N0kT0 ln V |

2V0

V0

= −N0kT0 ln 2V0

V0

= −N0kT0 ln 2. (1)

Debido a que el cambio de la energ´ıa es cero, el calor es Q = −W. El trabajo es negativo,

W < 0, el sistema hace trabajo al expanderse, el calor es positivo Q > 0, el sistema recibe

calor de los alrededores (para mantener su temperatura constante).

1

(a) Expansi´on a presi´on constante. El estado inicial del sistema tiene temperatura T0 y

volumen V0. Por lo tanto, la presi´on es

p0 =

N0kT0

V0

Esta se mantiene constante en la expansi´on. El estado final tiene la misma presi´on p0 y

volumen 2V0. Por lo tanto, su temperatura final es,

Tf =

2p0V0

N0k

es decir, Tf = 2T0. Esto nos dice que el cambio de la energ´ıa es,

∆E =

3

2

N0k∆T

=

3

2

N0k (2T0 − T0)

=

3

2

N0kT0. (2)

El trabajo es

W = −

Z 2V0

V0

pdV

= −

Z 2V0

V0

p0dV

= −p0 (2V0 − V0)

= −

N0kT0

V0

V0

= −N0kT0. (3)

El calor es

Q = ∆E − W

=

3

2

N0kT0 + N0kT0

=

5

2

N0kT0. (4)

El trabajo es negativo (por expansi´on). El calor es positivo, el sistema incrementa su

temperatura.

(a) Expansi´on adiab´atica. Un proceso adiab´atico es un proceso reversible donde el calor

total es cero Q = 0. Adem´as se cumple que pV γ = constante, donde γ = 5/3 por ser

un gas ideal monoat´omico (Cp = CV + N0k = (5/3)N0k y γ = Cp/CV = 5/3). En cada

2

punto del proceso se cumple que pV γ = p0V

γ

0

, por lo tanto, el trabajo se puede calcular

directamente como,

W = −

Z 2V0

V0

pdV

= −p0V

γ

0

Z 2V0

V0

dV

V

γ

= −p0V

γ

0

1

1 − γ

1

(2V0)

γ−1

1

V

γ−1

0

!

= −

p0V

γ

0

V

γ−1

0

1

1 − γ

1

2

γ−1

− 1

= −p0V0(−

3

2

)

1

2

2/3

− 1

= −

3

2

N0kT0

1 −

1

2

2/3

. (5)

El trabajo es negativo, por expansi´on.

Explicación:

Contestado por merinojazmin731
1

Respuesta:

amigo "@"

Explicación:

EL EJERCICIO ESTÁ MUY LARGO LO CIENTO

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