De Laplace

1 Problemas del boletín

1.1 Incremento de energía interna y trabajo en proceso isóbaro

Una cantidad fija de n moles de gas ideal sufre una transformación cuasiestática a presión constante P₀, entre el estado inicial A(V_A;T_A), y el final B(V_B;T_B). ¿Cuál es la variación de energía interna experimentada por el gas en el proceso? ¿Qué cantidad de trabajo se ha transferido al sistema?

1.2 Expansión isoterma y adiabática

Un gas ideal monoatómico ocupa un volumen de a la presión de y a la temperatura de . El gas se expande hasta la presión final de mediante un proceso cuasiestático. Calcule el trabajo realizado, el calor absorbido y la variación de energía interna en los siguientes casos:

1. Expansión isoterma.
2. Expansión adiabática.

2 Otros ejercicios

2.1 Trabajo en un ciclo de un gas perfecto

Las condiciones iniciales del estado de un gas perfecto son: V=4.00 l, P=2.00 atm, t = 27.0^o C. Se dilata el gas a presión constante hasta duplicar su volumen. A continuación se comprime isotérmicamente hasta recuperar el volumen inicial. Finalmente se enfría a volumen constante hasta su presión inicial.

1. Dibuja el ciclo en un diagrama PV.
2. Calcula el trabajo realizado sobre el gas en el ciclo suponiendo que los procesos son cuasiestáticos.

2.2 Proceso isotérmico y adiabático en un gas perfecto

Se comprime un mol de aire en condiciones estándar mediante un proceso isotermo hasta reducir su volumen a la mitad, luego se expande adiabáticamente hasta recuperar su presión inicial. Ambos procesos son cuasiestáticos. Halle

1. La temperatura final
2. El trabajo total realizado por el gas
3. El calor total absorbido por el gas
4. La variación de energía interna

2.3 Expansión adiabática no cuasiestática de un gas ideal

4 moles de nitrógeno están a 25 ^oC y 30 atm. Se pasa bruscamente la presión hasta un valor de 10 atm mediante una expansión adiabática del gas contra una presión exterior constante de 10 atm. El proceso no es cuasiestático. Calcule

1. La temperatura final del gas suponiendo que la ecuación de estado de los gases ideales es aplicable a los estados inicial y final.
2. La variación de energía interna.
3. El trabajo realizado sobre el gas.
4. Compare con las mismas magnitudes en un proceso adiabático cuasiestático que expanda el gas hasta la misma presión final de 10 atm.