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practico de termodinamica uagrm 2023
Tipo: Ejercicios
1 / 50
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1.- 4 litros de un gas están a una presión de 600 mmHg ¿Cuál será su nuevo volumen cuando la presión
aumente hasta 800 mmHg?
Datos
P1= 600 mmHg
P2= 800 mmHg
2.- En un rifle de aire comprimido se logran encerrar 150 cm3 de aire que se encontraban a presión normal
y que ahora pasan a ocupar un volumen a 25 cm3 ¿Qué presión ejerce el aire?
Datos
3.- Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C.
¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?
Datos
4.- Dentro de las cubiertas de un coche el aire está a 15ºC de temperatura y 2 atmósferas de presión.
Calcular la presión que ejercerá ese aire si la temperatura, debido al rozamiento sube a 45 ºC.
Datos
T1= 15°c= 288°K
P1= 2 atm
8.- Manteniendo constante la presión, se ha duplicado el volumen a 6 L del gas. ¿Qué le habrá pasado a
su temperatura si la temperatura inicial es 290 °K?
9.- Al calentar un recipiente que estaba a 100ºC, la presión del gas que contiene pasa de 2 a 8 atm.
¿Hasta qué temperatura se ha calentado?
P1= 2atm
P2= 8atm
10.- Un gas ideal diatómico se encuentra inicialmente a una temperatura T1= 300 K, una presión p1 =
10¨5 Pa y ocupa un volumen V1 = 0.4 m3. El gas se expande adiabáticamente hasta ocupar un volumen
V2 = 1.2 m3. Posteriormente se comprime isotérmicamente hasta que su volumen es otra vez V1 y por
último vuelve a su estado inicial mediante una transformación isócora. Todas las transformaciones son
reversibles.
a) Dibuja el ciclo en un diagrama p-V. Calcula el número de moles del gas y la presión y la temperatura
después de la expansión adiabática
b) Calcula la variación de energía interna, el trabajo y el calor en cada transformación.
Gas diatomico;
P1 = 10¨5 Pa
V1 = 0.4 m
V2 = 1.2 m
T1= 300 K V2=1,2m3 V3=V1= 0,4m
P1 = 10¨5 Pa= 100Kpa P2= 21,47KPa P3=64,41KPa
V1 = 0.4 m3 T2=193,23°K T3=193,23°K
1 ∗ 1 100Kpa ∗ (0.4 m3)
b) La variación de energía interna, el trabajo y el calor en cada transformación
DE 1 a 2 1er ley de la termodinámica
DE 2 A 3 1er ley de la termodinámica
10
5
x
− 2
10
nR =
30
0
=
3
Transformación isoterma: p A
V A
= p B
V B
, p B
=0.5·
5
Pa
Transformación isócora: V B
=V C
.
Vértice C: p C
V C
=nRT C
, p C
=0.315·
5
Pa
Vértice p (Pa) V (m
3
) T (K)
A 10
5 10
300
B 0.5·
5
2·
300
C 0.315·
5
2·
189
Índice adiabático
=
3
=
2
5
=
ℂ𝑣
3
2
3
Δ U AB
=
2
− 2
2
2
3 10 3
𝑣 = 𝑣
( −
2
( 189 − 300
W BC
=
Q BC
= Δ U BC
=- 555 J
Q CA
=
× (− 111 ) ≡ −
3 2
=
(
−
) 3
(
) − 111 = 555
W CA
=- Δ U CA
=- 555 J
ℂ =
2
300 − 189
=
3 2
Calculo del trabajo de forma directa
Ecuación de una adiabática
Ciclo completo
Proceso Δ U (J) Q (J) W (J)
A→B 0 693 693
B→C - 555 - 555 0
C→A 555 0 - 555
Total 0 138
=693 J
=- 555
Se cumple que, Q abs
+Q ced
≈W
Rendimiento
138
=
=
693
= 0.
( 20%
)
= 1 × 8,314 × 11
958
− 3
1
0
479 × 10
− 3
= 66458
5
𝑣 = 𝑣( − ) = 10
2
× 8,314(1152,7 − 1497,5) =
Vértice p (Pa) V (m
3
) T (K)
A 5·
5
249·
B 2·
5
479·
C 1·
5
958.3·
D 1·
5
249·
Q AB
=
W AB
=- Δ U AB
=- 71 667 J
Calculo del trabajo de forma directa
Como vemos, W AB
≈- Δ U AB
Δ U BC
=
= = 66458 j
W DA
=
Q DA
= Δ U DA
= 249 004 J
Ciclo completo
Proceso Δ U (J) Q (J) W (J)
A→B - 71 667 0 71 667
B→C 0 66 458 66 458
C→D - 177 338 - 248 273 - 70 930
D→A 249 004 249 004 0
Total 0 67 278
=315 462 J
=- 248 273
Se cumple que, Q abs
+Q ced
≈W
Rendimiento
67278
=
=
315462
= 0,21 (21%)
Q AB
=
W AB
=- Δ U AB
=--250.2 atm
Calculo del trabajo de forma directa
Como vemos, W AB
≈- Δ U AB
Δ S AB
=
Comprobación, Δ U≈Q-W
Δ UCD =
}
Ciclo completo
Proceso Δ U (atm·l) Q (atm·l) W (atm·l) Δ S (atm·l/K)
A→B 250.2 0 - 250.2 0
B→C 358.4 597.3 239.1 0.
C→D 0 527.5 527.5 0.
D→A - 608.6 - 608.6 0 - 0.
Total 0 516.4 0
=1124.8 atm·l
=-608.6 atm·l
Se cumple que, Q abs
+Q ced
≈W
Rendimiento
= =
= 0.46 (46%)
Vértice B. pB·VB=nRTB , TB =900 K
Vértice C. p C
·V C
=nRT B
, V C
=6 l
C→D, proceso isotérmico.. p C
·V C
= p D
·V D
, p D
=9.95 atm
Vértice p (atm) V (l) T (K)
A 4 1 300
B 4 3 900
C 2 6 900
D 2 1.52 227.
Comprobación, Δ U≈Q-W
= = 8,32 · 1
Factor de conversión. 1 atm·l=1.013·
5
·
=101.3 J
D→A, proceso adiabático
Como vemos, W DA
≈- Δ U DA
Δ S DA
=
Ciclo completo
Proceso Δ U (J) Q (J) W (J) ΔS(J/K)
A→B 1216 2026 810 3.
B→C 0 843 843 0.
C→D - 1362 - 2269 - 908 - 4.
D→A 147 0 - 147 0
Total 0 598 0
=2869 J
=- 2269 J
Se cumple que, Q abs
+Q ced
≈W
Rendimiento
16.- Un cilindro provisto de un pistón contiene aire. El área transversal es de 4 cm2 y el volumen inicial
es de 20 cm3. El aire se encuentra inicialmente a 1 atm y 20°C. Al pistón se conecta un resorte cuya
constante de deformación es ks= 100 N/cm, el cual inicialmente no experimenta deformación. Cuánto
calor debe adicionarse al aire para incrementar la presión a 3 atm. Para el aire cv=0,1715 BTU/lb.°F y el
aparato está rodeado de aire atmosférico.
