MII-U3- La Actividad 2 Expresión verbal y simbólica de las variables relacionadas con la termodinámica

MII– U3 – Actividad 2.   Expresión verbal y simbólica de las variables relacionadas con la termodinámica

Datos de identificación

SECCIÓN A: 

Para cada una de las siguientes afirmaciones señala si es verdadera o falsa, de ser falsa, anota el argumento correcto:

1. Cuando un gas aumenta su volumen es porque se está efectuando un trabajo sobre él.

Falso:

Al aumentar su volumen el gas es el que está trabajando.

2. El trabajo efectuado por un gas tiene signo negativo.

Falso

Cuando el gas es el que está trabajando  aumenta su volumen y el signo es positivo. Es negativo cuando se trabaja sobre el  gas ya que al comprimirse disminuye  el volumen.

3. Para calcular el trabajo efectuado por o sobre un gas, en todos los casos es necesario que el volumen aumente.

Falso

Por que cuando hay trabajo efectuado sobre el gas el volumen disminuye al ser comprimido.

4. Cuando el gas efectúa un trabajo sin que exista flujo de calor, obligadamente la temperatura tenderá a variar.

Verdadero

Puede ser una transformación adiabática en donde a pesar de que no hay flujo de calor, la temperatura puede variar.

5. Si el resultado de la variación de energía interna es positivo, entonces la temperatura del gas aumenta.

Verdadero

La variación de la energía interna de un gas determina la variación de su temperatura,  de esta forma al incrementarse esa energía interna, también se incrementa su temperatura y viceversa.

6.  En la gráfica Presión contra Volumen, la inclinación del trazo de la gráfica representa el trabajo.

Falso

El trabajo se calcula con las áreas  entre el trazo de la grafica y el eje horizontal.

7.  En la gráfica presión contra volumen, un trazo de gráfica completamente vertical implica trabajo cero.

Falso

Porque representa a la presión

8.  En una gráfica Presión contra Volumen, una línea paralela al eje “X” representa una presión constante.

Falso

La línea paralela al eje x representa el volumen.

9.   En la gráfica presión contra volumen que se muestra enseguida,  cuando la transformación es del punto “A” al punto “B”, el trabajo es efectuado por el gas.

Falso

Es efectuado sobre el gas, ya que se comprime desde un volumen mayor a un volumen menor.

[pic 3]

10.  En la gráfica presión contra volumen que se muestra en seguida, el trabajo tiene signo negativo.

Falso

Debido a que la transformación se produce con un incremento de volumen.

[pic 4]

SECCIÓN B:

Para cada uno de los siguientes ejercicios numéricos elabora los cálculos correspondientes para encontrar las variables que se piden.

1. Una muestra de helio con una presión de 4.1x 105[pic 5]y volumen inicial de 2.3 [pic 6] se encuentra encerrada en un recipiente con un émbolo (tapa móvil) y sufre una transformación en donde su presión se mantiene constante y se expande logrando un volumen de 3.5 [pic 7], determina: a) si el trabajo fue efectuado por el gas o sobre el gas, b) el valor del trabajo.

Cálculos: 

b) Valor del trabajo:

Usamos la ecuación:  T=P (V2-V1)

Sustituyendo: T=4.1x105Nt/m2(3.5m3 -2.3m3) = 492,000J

Resultado:  

1. El trabajo fue efectuado por el gas, ya que aumento su volumen.
2. 492,000J

1. A una muestra de nitrógeno se le agregan 2,500 calorías al mismo tiempo que disminuye su volumen en 1.89 m3, en una transformación en donde mantiene su presión constante en 3.2 x105[pic 8],  encuentra a) la variación en su energía interna, b) qué sucede con la temperatura del gas (aumenta, disminuye o permanece igual).

Cálculos: 

1. Usamos ecuación: ∆U=Q-T

Hacemos la transformación de unidades: (2,500 cal)(4.2J)/(1cal)=Q=10,500J

La variación del volumen (V2-V1) es de -1.89m3,  negativo por que disminuye de volumen y el trabajo es de: T=P(V2-V1).

Entonces: T=3.2x105Nt/m2(-1.89)=T=604,800J

Por último usamos: ∆U=Q-T donde ∆U=10,500J-(-605,800J)

Debido al signo negativo del trabajo : ∆U=10,500J+605,800)=616,300J

1. Debido a que la variación de la energía interna es positiva, la temperatura del gas se incrementa.

Resultado:  

1. 616,300J
2. Aumenta

1. La siguiente gráfica representa la transformación desde el punto “a” hasta el “b” experimentada por una muestra de helio, determina: a) si el trabajo fue efectuado por el gas o sobre el gas, b) el valor del trabajo.

  [pic 10][pic 11][pic 9]

Cálculos: 

1. El trabajo es efectuado por el gas, debido a que la transformación se produce con un incremento en el volumen, desde el volumen inicial 0.8 hasta el volumen final 1.45, es decir se expande por lo tanto el trabajo es positivo y efectuado por el gas.
2. Usamos el área entre el trazo de la  grafica y el eje horizontal, que son dos figuras geométricas en A1 un triangulo y en A2 un rectángulo, y el trabajo será la suma de las dos áreas.

A1= (b)(h)/2. La base es la diferencia entre el volumen fina menos  el volumen inicial (1.45m3- 0.8m3) y la altura del triangulo es la diferencia entre las presiones: (2.0x105Nt/m2-1.5x105Nt/m2)= 0.5x105Nt/m2, por lo tanto A1= (0.65m3)(0.5x105Nt/m2)/2=16,250J

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