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
Calcular la cantidad de vapor de agua inicialmente a 130º C, que se requiere para calentar 200g de agua en un envase de vidrio de 100 g, desde 20º C hasta 50º C. Solución: es un problema de intercambio de calor donde se debe igualar el calor perdido por el vapor de agua al enfriarse hasta 50º C, con el calor ganado por el envase y el agua al calentarse hasta 50º C. Sea mX la masa de vapor desconocida. 1º) enfriamiento del vapor de agua desde 130º C hasta 100º C, hay cambio de temperatura y el calor sensible Q1 liberado en este proceso es: 2º) condensación del vapor de agua en agua líquida a 100º C, no hay cambio de temperatura, pero hay cambio de fase y se libera calor latente Q2: 3º) enfriamiento del agua desde 100º C hasta 50º C, hay cambio de temperatura y el calor sensible Q3 liberado en este proceso es: 4º) calor que gana el agua del envase para aumentar su temperatura desde 20º C hasta 50º C, hay cambio de temperatura y el calor sensible Q4 ganado en este proceso es: 5º) calor
