Universidad de Concepción del
Uruguay
Ingeniería Agronómica
Física
Guía 8
Gases ideales, Trabajo en expansión
, 1 ra ley de la Termodinámica
1)a_ Se tienen 2 moles de
hidrógeno a 52°C y a 2 atm. ¿a qué temperatura deberá enfriarse este sistema
para que ejerza una presión de 0,5 atm
manteniendo el volumen constante? Rta: 81,29 K
2) Una muestra de gas ideal se
encuentra originalmente a 100 K. ¿Cuál será la temperatura final del gas si su
volumen se triplica y la presión se duplica? Rta: 600 K
3) Cierto tanque de gas estacionario
tiene una capacidad de 500 L. Considerando que el gas es solamente butano, C4H10,
clcular la masa de ese gas que contiene este tanque si a 25 °C el gas ejerce
una presión de 20 atm. Rta: 23,7235 Kg
4)Las moléculas de ozono en la
estratósfera absorben la mayor parte de la radiación proveniente del sol que es
dañina para la vida. Calcular el número de moléculas contenidas en 1 L a 250 K
y 0,76 Torr. Que son las condiciones típicas en las que se encuentra el ozono
en la estratósfera. Rta: 4,88 x 10-5 mol, 2,93676 x 1019
moléculas
5) Un gas se expande de I a F. El
calor que se le agrega al gas es de 400 J cuando el gas va de I a F por la
trayectoria diagonal. A)Cuál es el cambio en la energía interna del gas,
b)¿Cuánto calor se le debería entregar al gas si se fuera por el camino
indirecto, IAF, para tener el mismo cambió la energía interna?
6)La rueda de una se llena con
aire a una presión manométrica de 550 KPa a 20 °C. ¿ Cuál es la presión
manométrica en la rueda después de manejarla en un día soleado cuando la
temperatura del aire es 40°C? ( suponga que el volumen no cambia y recuerde que
la presión manométrica significa la presión absoluta en la rueda menos la presión
atmosférica) P atm = 101 kPa. Rta: 594,41 x 103 Pa
7) Una gas ideal es encerrado en
un cilindro. Hay un émbolo movible en la parte superior del cilindro. El émbolo
tiene una masa de 8000 g, un área de 5 cm2 y es libre de moverse
hacia arriba o hacia abajo, manteniendo la presión del gas constante. ¿Cuánto
trabajo se hace si la temperatura de 0,2 moles de gas se eleva de 20°C a 300
°C? Rta: 465,6J
8) Un gas se expande desde I a F
por tres posibles trayectorias como se indica en la figura. Calcule el trabajo realizado
por el gas a lo largo de las trayectorias IAF, IF, IBF. Rta: 405,32 J; 304 J;
202,7 J.
9) El aire de una habitación de dimensiones 5 x 5 x
4 m se dilata a presión constante (760 mmHg) escapándose por la ventana al
pasar su temperatura de 15°C a 20°C, se considera como gas ideal. Deseamos
saber: a) El volumen de aire que se escapa, b) El trabajo que realiza en la
expansión al empujar el aire exterior, c) ¿Qué volumen ocuparía todo el aire de
la habitación, el que queda y el que se escapa ,en las condiciones normales de
presión y temperatura? Rta: 1736dm3, 175,84 kJ; 94,792 m3
10) Se comprime un gas a presión
constante de 0,8 atm de un volumen de 9 L a un volumen de 2 L. En el proceso se
escapan del gas 400 J de energía calorífica. A)¿Cuál es el trabajo realizado
por el gas? B) ¿Cuál es el cambio de la energía interna del gas? Rta: - 567,5
J; 167,5 J
11) Un gas ideal inicialmente a
300 K se expande en forma isobárica a una presión de 2,5 KPa. Si el volumen
aumenta de 1 m3 a 3 m3 y se agregan 12500 J de calor al
sistema. Hallar:a)El cambio en la energía interna del gas,b)Su temperatura final.
Rta: 7500 J; 900 K.
12)Un gramo de agua a presión
atmosférica normal (1,013 x 105 Pa) ocupa un volumen de 1 cm3,
cuando esta agua hierve se convierte en 1671 cm3 de vapor de agua.
Calcule el cambio de energía interna en este proceso. Lv agua: 2,26 x 10 6
J/kg . Rta: 2091 J
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