Guía ejercicios sobre trabajo termodinámico

Guía ejercicios sobre trabajo termodinámico

1.- Calcule el trabajo asociado a los siguientes procesos:

        a) gas que en un proceso isobárico a 200 kPa aumenta su volumen de 5 hasta los 15 litros

 =P*ΔV = 200000Pa* (0,015m3-0,005 m3) = 2000J[pic 1]

        b) Nitrógeno en un proceso isotérmico a 300K que a una presión de 150 kPa ocupa un volumen de 0,02968 m3 sube a un volumen de 0,05 m3

[pic 2]

W= m*R*T*Ln(V2/V1)

           R= 0,2968 J/gK (ver tablas)

    m= 150000Pa*0,02968 m3.   = 50 g

                         0,2968 J/gK *300K

W= 50 g x 0,2968 J/gK x 300 x Ln(0,05/0,02968)

W=2321,94 J

        c) Un gas que pasa de un volumen de 10 litros y una presión de 0,2 Mpa y llega a hasta 25 litros y una presión de 0,6 Mpa en un comportamiento rectilíneo en un diagrama P-V

[pic 3][pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

           0,015 m3 * 400000Pa= 6000/2 =3000J[pic 7]

                             2[pic 8]

[pic 9]

           0,015 m3 * 200000Pa= 3000J[pic 10][pic 11]

[pic 12][pic 13]

                    W= W1+W2= 6000J

                                                V

2.- Determine el trabajo que sufre gas helio en cada uno de los procesos del siguiente ciclo y el trabajo neto.[pic 14]

El estado A tiene un volumen de 8 litros. En un proceso isotérmico a 350K, desde el estado B con un volumen de 12 litros llega hasta el estado A. Desde el estado C hasta el B, el proceso es isobárico a una presión de 150 mil pascales. El proceso A a C es isocórico[pic 15]

[pic 16]

                       224980                                        

                                                                   350K

      [pic 17][pic 18]

                         150000

                                        0,008               0,012[pic 19]

R= 2,0769J/gK (En tablas)

m= 150000*0,012/(350K*2,0769 J/gK) =2,47g

PA = 2,476g x 2,0769J/gK x 350K /0,008m3=224980 Pa

Tc= 150000 Pa*0,008 m3/(2,47g*2,0769 J/gK)= 233,92 K

B-A

W= 2,47 g*2,0769J/gK*350K *ln(0,008/0,012)

W= -728 J

C-B

W= 150000Pa*(0,012m3-0,008 m3)

W= 600J

A-C

W= 0 porque ΔV=0

Wneto= 600J-728J= -128J

3.- En un sistema gaseoso compuesto por 10 litros de Neón a una presión de 150 kpa, se le inyecta 2500 joule de energía por una resistencia eléctrica. El 30% de esta energía se transforma en trabajo del gas. Si aseguramos que el cambio de estado ocurre a temperatura constante a 300K. ¿Cuál será el nuevo volumen y nueva presión del sistema gaseoso?

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