Física termodinámica

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DESARROLLO

Este es el segundo paso en un texto, este expresa con profundidad el contenido de los conceptos manejados, su extensión puede ser muy breve o en extremo extensa, llegando a engrosar tratados.

Lea atentamente el enunciado del ejercicio, analice la información de acuerdo a los contenidos revisados en la semana y conteste las preguntas que se presentan a continuación:

1. Defina proceso isotérmico y de un ejemplo considerando la energía interna del sistema. Fundamente su respuesta (3 puntos).

Respuesta.

El proceso isotérmico es una transformación termodinámica que se mantiene a temperatura constante. Es decir, una variación del estado de un sistema físico durante el cual la temperatura del sistema permanece constante. En este proceso como se mencionó anteriormente, la temperatura se mantiene constante, pero la presión y el volumen si varían.

Los procesos isotérmicos pueden ocurrir en cualquier tipo de sistema que tenga algún medio para regular la temperatura. A continuación se detalla el siguiente ejemplo.

• Si lo llevamos un ejemplo casero, las reacciones en el refrigerador son isotérmicas y se mantiene a una temperatura constante. Igualmente ocurre lo mismo con la bomba de calor.
• Por lo tanto, en un proceso isotérmico, la energía interna de un gas ideal es constante. Este es el resultado del hecho de que en un gas ideal no hay fuerzas intermoleculares. La energía interna depende de la presión, la temperatura y el volumen.
• El proceso de expansión o compresión de un gas ideal puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto con otro sistema de capacidades calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas. En este proceso se realiza un trabajo que altera la presión y el volumen. Este trabajo implica una variación en la energía interna y tenderá a aumentar la temperatura. Para poder mantener la temperatura constante se necesita un intercambio de calor con el exterior.

2. ¿Qué volumen de gas hidrógeno a presión atmosférica se requiere para llenar un tanque de 2500 cm³ bajo una presión manométrica de 270 kPa? (3 puntos).

¿Piden el valor de V1 =?

Por lo tanto: recuerden que la presión atmosférica es de 101,3 kPa. Absolutos, esto implica que las presiones absolutas iniciales y finales vienen dadas por.

V =?                            P1 = 101,3 kPa.                           V2 = 5000 cm3.

P2 = 270 kPa. + 101,3 kPa. = 371,3 kPa.

Ahora se debe considerar que el volumen final es V2 = 5000 cm3, aplicando la ecuación correspondiente a la Ley de Boyle, nos queda la siguiente expresión:

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