Trabajo Académico 4

FÍSICA 2
TRABAJO ACADÉMICO N°4
(Primera ley de la termodinámica)

2. En el problema anterior cuando el sistema regresa de b a a, a lo largo de la trayectoria curva el trabajo realizado sobre el sistema es de
20 kJ determine el calor transferido.
ESTRATEGIA PAR RESOLVER EL EJERCICIO
(En esta parte indicar cómo resolvió el ejercicio o cómo lo resolverá, es decir, qué fórmulas va a usar o qué principio físico para
plantear su ecuación) (Esta caja de texto lo puede abrir cuanto crea necesario para su explicación breve)
Desarrollo:
0.110 m3 a 0.320 m 3. Fluye calor hacia el gas con la rapidez mínima que
4. Un gas en un cilindro se expande desde un volumen de
permite mantener la presión constante a 1.80 x 105 Pa durante la expansión. El calor total agregado es de 1.15 x 105 J . a) Calcule
el trabajo efectuado por el gas. b) Calcule el cambio de energía interna del gas.

Para la pregunta “a” usamos la ecuación para hallar el trabajo efectuado por el gas y para la pregunta “b” El trabajo realizado
por el gas es nulo, ya que no hay variación de volumen. Luego aplicando el Primer Principio de la Termodinámica:
El intercambio de calor es igual a la variación de energía interna sufrida por un gas ideal.
Desarrollo:
Datos:
Vi = 0,110 m³
Vf = 0,320 m³
P = 1,80*10⁵ Pa
Q = 1,53*10⁵ J
a) Calcule el trabajo efectuado por el gas.
W = Presión( Volumen final - Volumen inicial)
W =1,803*10⁵ Pa ( 0,320 m³-0,11m³)
W = 3.863 joules
b) Calcule el cambio de energía interna del gas.

El trabajo realizado por el gas es nulo, ya que no hay variación de volumen. Luego aplicando el Primer Principio de la
Termodinámica:
W = 0 Q = ΔE
Q = nCΔT
n: es el número de moles
Cv: la capacidad calorífica molar a volumen constante.
T: Las temperaturas deben ir expresadas en Kelvin.
Q = ΔE = 1,53*10⁵ joules
5. En un recipiente rígido se tiene 0.2 kg de oxigeno, a 1 ȳ 37 ° C se transfiere calor mientras un agitador efectúa un trabajo igual a la
mitad del calor transferido. Hallar el calor transferido para triplicar su presión.
Cp=0.9216 kJ /kg ° C , Cv=0.6618 kJ /kg ° C .

Desarrollo:
7. En el ciclo lo realiza un gas ideal en el punto A la temperatura es de 700 ° K , la presión 20 ¯

¿ y el volumen
2<¿. En el punto B el volumen es de 5<¿ . Si k =1.5.
a) ¿Cuál de los procesos es adiabático y cual isotérmico? (JUSTIFICAR)
b) Hallar la presión en B y C.
c) Hallar el trabajo B-C

Desarrollo:
8. La figura representa un sistema de un cilindro con pistón móvil sin fricción, que contiene una
cantidad de helio gaseoso. Calcule: a) El volumen del gas al final del primer proceso; b) La
temperatura del gas al final del segundo proceso. C) Calcule el trabajo total efectuado por el gas
durante ambos procesos.

Desarrollo:
9. Una muestra de un gas ideal pasa por el proceso que se muestra en la figura. De A a B,
el proceso es adiabático; de B a C, es isobárico con 100 kJ de energía que entran al
sistema por calor. De C a D, el proceso es isotérmico; de D a A, es isobárico con 150 kJ
de energía que salen del sistema por calor. Determine la diferencia de energía interna
ΔU B , A .

Desarrollo:
Según el diagrama podemos calcular el trabajo en el tramo BC
Wbc = -Pb (Vc -Vb)
Wbc = - 3 atm* (101.325Kpa/1atm) ( 0.4 m³ - 0.09 m³)
Wbc = -94.2 kJ
Por primera ley de la termodinámica:
Q + W = ΔU
ΔUbc = 100 kJ - 94.2 kJ
ΔUbc = 5.8 kJ
Cuando T es constante
Ed - Ec = Δcd = 0
Calculamos el trabajo en DA
Wda = - 1atm * (101.325Kpa/1atm) ( 0.2 m³ - 1.2 m³)
Wda = 101.325 kJ
ΔUda = - 150 kJ + 101.325kJ
ΔUda = -48.7 kJ
Ahora con tonas las diferencias tenemos que:
ΔUba = - (ΔUbc + ΔUcd + ΔUda)
ΔUba = - (5.8kJ + 0kJ - 48.7kJ)
ΔUba = 42.9 kJ
11. Cuando un sistema pasa del estado a al b a lo largo de la transformación acb recibe una cantidad de calor de 20000 cal y realiza 7.500
cal de trabajo.
a. ¿Cuánto calor recibe el sistema a lo largo de la transformación adb, si
el trabajo es de 2500 cal?
b. Cuando el sistema vuelve de b hacia a, a lo largo de la
transformación en forma de curva, el trabajo es de -5000 cal. ¿Cuánto calor
absorbe o libera el sistema?
c. Si Ua=0 y Ud=10000 cal hállese el calor absorbido en los
procesos ad y db.
Desarrollo:

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TRABAJO ACADÉMICO N°4

(Primera ley de la termodinámica)

ESTRATEGIA PAR RESOLVER EL EJERCICIO

a) Calcule el trabajo efectuado por el gas.

W = Presión( Volumen final - Volumen inicial)

W =1,803*10⁵ Pa ( 0,320 m³-0,11m³)

b) Calcule el cambio de energía interna del gas.

Cv: la capacidad calorífica molar a volumen constante.

T: Las temperaturas deben ir expresadas en Kelvin.

ESTRATEGIA PAR RESOLVER EL EJERCICIO

7. En el ciclo lo realiza un gas ideal en el punto A la temperatura es de 700 ° K , la presión 20 ¯

a) ¿Cuál de los procesos es adiabático y cual isotérmico? (JUSTIFICAR)

c) Hallar el trabajo B-C

ESTRATEGIA PAR RESOLVER EL EJERCICIO

ESTRATEGIA PAR RESOLVER EL EJERCICIO

ESTRATEGIA PAR RESOLVER EL EJERCICIO

Según el diagrama podemos calcular el trabajo en el tramo BC

Wbc = -Pb (Vc -Vb)

Wbc = - 3 atm* (101.325Kpa/1atm) ( 0.4 m³ - 0.09 m³)

Por primera ley de la termodinámica:

ΔUbc = 100 kJ - 94.2 kJ

Wda = - 1atm * (101.325Kpa/1atm) ( 0.2 m³ - 1.2 m³)

ΔUda = - 150 kJ + 101.325kJ

Ahora con tonas las diferencias tenemos que:

ΔUba = - (ΔUbc + ΔUcd + ΔUda)

ΔUba = - (5.8kJ + 0kJ - 48.7kJ)

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