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HOJA DE PROBLEMAS N5. PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA

1. Si un gas se comprime isotrmicamente,explique si ingresa o sale calor del sistema.

2. Si tenemos un gas ideal en un recipiente cerradopodemos afirmar:a) La energa interna aumenta a medida que se

comprime isobricamente.b) La densidad aumenta a medida que aumenta

la presin isotrmicamente.c) La energa interna aumenta a medida que se

comprime isotrmicamente.d) La densidad disminuye a medida que

aumenta la temperatura isobricamente.3. Cuando un gas ideal se sujeta a un proceso

adiabtico, es correcto afirmarI. la energa interna aumenta bajo unacomprensin,

II. no hay trabajo realizadoIII. el gas se enfra si ocurre expansinIV. la temperatura del gas no cambia.

4. Dos moles de un gas ideal monoatmico realizanun ciclo de Carnot entre las temperaturas de350C y 30C. Si en el proceso isotrmico decompresin intercambia 20 cal con el exterior, eltrabajo (J) realizado en el ciclo es:

a) 24,2 b) 33,5 c) 52,6d) 65,7 e) 86,95. Si un gas se comprime isotrmicamente,

entonces la rapidez de sus partculas semantiene igual.

6. Cinco moles de un gas ideal se expandenisotrmicamente a 127 C hasta cuadruplicar suvolumen inicial. Encuentre:a) el trabajo hecho por el gasb) el calor transferido al sistema, ambos en

joules.

7.

Un gas monoatmico que a la temperatura de17 0C y a la presin de 2x105 N/m2 ocupa unvolumen de 5 litros se calent y se expandi porisobricamente. El trabajo de expansin del gasen estas condiciones resulto ser igual a 200J ( CP= 5R/2). Hallar:a) La temperatura final.b) La cantidad de calor intercambiadoc) El cambio de la energa interna

8. Un gas ideal monoatmico, ocupa unvolumen de 10x10-3 m3 a la presin de 1x105

pascales y a la temperatura de 27 C, luego secomprime isotrmicamente hasta que ocupe unvolumen de 2 x 10-3 m3 , a continuacin se

expande adiabticamente hasta que ocupe suvolumen original (R =_ 8,314 J/mol K) .Halle:

a) Las coordenadas de estado P,V,T al final de cadaproceso y haga un diagrama PV;b) El trabajo realizado en cada proceso y en todo el

proceso

9. Se tienen 5 litros de un gas diatmico ( =1.4),Cv=5/2R a la temperatura de 600C y unapresin de 20 atm. Si el gas se expandeadiabticamente hasta 20lt. Siendo R=0,082ltatm/molK. Halle:

a. El trabajo que realiza el gas

b. El cambio de su energa internac. Grafique P versus V.

10. Se tiene inicialmente en un tanque con embolomvil 2 L de aire a la presin de 1atm y a latemperatura 27C. Si este gas se expande deacuerdo al grafico mostrado P-V, se pidecalcular:

a) El trabajo de i hasta f.b) El nmero de moles n y la temperatura final Tf.;c) La variacin de la energa interna Uif. ;d) El calor Q recibido.

11. Un mol de un gas monoatmico ideal,inicialmente a una presin de 1.000 atm y un

volumen de 0.025 m3, se calienta hasta unestado final donde la presin es de 2.000 atm y

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el volumen es 0.040 m3. Determine el cambiode entropa en este proceso.

a) Un mol de un gas ideal monoatmico, que

ocupa 10-3 m3 a la presin de 105 pascales,se expande isotrmicamente hasta que suvolumen se duplique, luego a partir de estepunto se comprime a presin constante hastaque alcance su volumen original, luego secomprime isotrmicamente hasta que llegue asu presin inicial (R= 8,314 J/mol-K). Halle: a)Las coordenadas de estado P, V, T al final decada etapa y haga un diagrama PV; b)El trabajohecho por el gas en todo el proceso

12. Un mol de un gas ideal monoatmico(Cv=3R/2, Cp = 5R/2 y = 1.67) que se encuentrainicialmente a 300 K ocupa un volumen de 24 L,experimenta una expansin isotrmicaduplicando su volumen, a continuacinexperimenta una compresin adiabtica en laque su temperatura se eleva a 600 K. Calcular:a) El volumen y la presin final del gas. b) Representar el proceso en un diagrama P-V.c) El calor cedido en el proceso completo.d) El trabajo realizado en el proceso completo.

13.

Un sistema termodinmico se lleva delestado a al estado c del siguiente modo: de aa b lo hace mediante un procesoisovolumtrico, y de b a c mediante unproceso isobrico. El trabajo W realizado es de450J. Si hubiera seguido otro proceso adc, demodo que ad sea un proceso isobrico y dciscoro el trabajo habra sido 120 J.a) Trace el diagrama presin-volumen de los

procesos abc y adc b) Si las energas internas fueran Ua=150 J,

Ub= 240J, Uc = 680J y Ud= 330J, determineel calor (considerando el signo) para cadauno de los cuatro procesos: ab, bc, ad y dc.

14. Dos moles de un gas ideal diatmico ( =1.4 )inicialmente estn a 17C. Se comprimeadiabticamente a partir de un volumen de 120litros a 80 litros. Halle:a) La temperatura final b) Las presiones inicial y finalc) El trabajo realizado por el gasd) La variacin de la energa interna

15. Se comprime lenta y adiabticamente a un molde oxgeno (O2) que se encuentra inicialmente a27 C y a 1,0 atm hasta que su temperatura se

eleva a 47 C. Entonces se expande lenta eisotrmicamente hasta que su presin vuelve aser 1,0 atm.a) Realice un diagrama PV de los procesos.

b) Calcule las variables de estado.c) Calcule el trabajo, calor y variacin deenerga interna en cada proceso.

16. Cuando un sistema se lleva del estado A alestado B por la trayectoria ACB, 90,0 J de calorentran al sistema y ste efecta 60,0 J detrabajo. Calcule:

a) Cunto calor entra al sistema por la trayectoriaADB, si el trabajo realizado por el sistema es de15,0 J?

b) Cuando el sistema regresa de B a A siguiendo la

trayectoria curva, el valor absoluto del trabajoefectuado por el sistema es de 35,0 J, El sistemadesprende o absorbe calor? Cunto?

c) Si UA=0 J y UD= 8,0 J. Cunto calor se absorbe nlos procesos AD y DB?

17. Se tiene 2 moles de helio, el cual sesomete a los procesos indicados en un diagramaP vs. V. Considerando como gas idealmonoatmico:(R= 8,31 J/mol- K)a) Hallar: P, V, T en cada uno de los

estados A, B y C respectivamente,b) Hallar el calor y trabajo en cada uno de

los procesos, (presente los clculos etc.)c) Que eficiencia tiene una maquina trmica

que funciona segn este ciclo