Para un gas ideal monoatómico, se realiza el ciclo ABCDA que se ilustra en la figura 13.11. Considerando que nRT = 1000 J en A, calcular Q, W y ΔU en cada proceso del ciclo (suponer 1atm = 10⁵ Pa). Solución: En A: se tiene PA VA = nRTA = 1000 J En B: PB VB = nRTB ⇒ nRTB = (4x105 Pa)(0.01m3) = 4000 J En C: PC VC = nRTC ⇒ nRTC = (4x105 Pa)(0.04m3) = 16000 J En D: PD VD = nRTD ⇒ nRTD = (1x105 Pa)(0.04m3) = 4000 J 1º) el proceso AB es a volumen constante: Q J J DA = 2.5(1000 − 4000) = −7500 WDA =P(VA – VD) = (1x105 Pa)(0.01 – 0.04)m3 = -3000J ΔUDA = QDA – WDA = -7500 – (-3000) = -4500 J
Es interesante comprobar los resultados del problema muestra 3-1 con los del problema muestra 2-1. En el problema muestra 2-1, el horno que analizamos tenía una pared de espesor pequeño comparado con las áreas de la pared. Para tal caso, se ignoraron los efectos de la orilla y la esquina con sólo un pequeño error de aproximadamente 2.5% que resulta en el cálculo de la cantidad de calor. Por otro lado, si se ignoran los efectos de la orilla y de la esquina en el problema muestra 3-1, donde el espesor de la pared es relativamente grande comparado con las dimensiones de la pared (la razón es 0.5), resultaría un error de cerca del 40%. Esto es evidente cuando comparamos la magnitud del factor de forma para todas las esquinas y orillas con el factor de forma total para el horno. El factor de forma total es 5724 y de esa porción se asocia 2.124 con las orillas y esquinas cuando diseñamos elementos calentadores para hornos de laboratorios.
Comentarios
Publicar un comentario