Problemas de procesos en gases ideales (GIA)

De Laplace

1 Trabajo en tres procesos que unen dos estados

Calcula el trabajo realizado sobre un fluido que se expande en los tres procesos entre los mismos estados inicial y final indicados en la figura. En el proceso c, que es cuasi-estático, se tiene , con y . Los volúmenes inicial y final son y .

2 Temperatura de una llama

Para averiguar la temperatura de una llama se calienta con ella un trozo de hierro de 200 g que, a continuación, se introduce en un calorímetro que contiene un litro de agua. Se observa que la temperatura de ésta aumenta de 18.0 a . ¿Cuál es la temperatura de la llama?

Datos: capacidad calorífica del calorímetro: , , calor específico del agua líquida: .

3 Estado final de una mezcla de hielo y vapor de agua

En un calorímetro que contiene 200 g de hielo a -8.00 °C se introducen 50.0 g de vapor de agua a 100 °C. El equivalente en agua del calorímetro es 20.0 g. Determina el estado final de la mezcla.

Datos: calor específico del hielo: 0.500 cal/g °C; entalpía de fusión del hielo: 80.0cal/g; entalpía de vaporización del agua: 537 cal/g

4 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.

5 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.

6 Proceso isotérmico y adiabático en un gas perfecto

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.

7 Expansión adiabática no cuasiestática de un gas ideal