Guía: Gases ideales,trabajo en expansión, 1 ra ley de la Termodinámica

Guía 

Gases ideales, Trabajo en expansión , 1 ra ley de la Termodinámica

1) 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 bicicleta 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