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184 FÍSICA GENERALCuando el gas se calienta 120 ºC a presión constante, ocurre el mismo cambio en la energía interna. Sinembargo, además se realiza trabajo. Entonces la primera ley se convierte en(∆Q) p ∆U ∆W 443 kJ ∆WPero(∆Q) p c pm ∆T (0.248 calg · ºC)(5 000 g)(120 ºC) 149 kcal 623 kJPor tanto∆W (∆Q) p ∆U 623 kJ 443 kJ 180 kJ20.10 [II] Un kilogramo de vapor a 100 ºC y 101 kPa ocupa 1.68 m 3 . a) ¿Qué fracción del calor de vaporización delagua observado se considera para la expansión del agua en vapor? b) Determine el aumento en energíainterna de 1.00 kg de agua cuando se vaporiza a 100 ºC.a) Un kilogramo de agua se expande de 1 000 cm 3 a 1.68 m 3 , así que ∆V 1.68 0.001 1.68 m 3 . Portanto, el trabajo realizado en la expansión es de∆W P∆V (101 × 10 3 Nm 2 )(1.68 m 3 ) 169 kJEl calor de vaporización del agua es de 540 calg, es decir, 2.26 MJkg. Entonces la fracción requerida esb) De la primera ley, ∆U ∆Q ∆W, por tanto∆U 2.26 × 10 6 J 0.169 × 10 6 J 2.07 MJ20.11 [I] Para el gas nitrógeno, c y 740 Jkg · K. Si supone que se comporta como un gas ideal, determine su calorespecífico a presión constante. (La masa molecular del gas nitrógeno es 28.0 kgkmol.)Método 1Método 2Dado que N 2es un gas diatómico, y puesto que c pc y 1.40 para tal gas,c p 1.40c y 1.40(740 Jkg · K) 1.04 Jkg · K20.12 [I] ¿Cuánto trabajo realiza un gas ideal al expandirse isotérmicamente desde un volumen inicial de 3.00 litrosa 20.0 atm, hasta un volumen final de 24.0 litros?Para la expansión isotérmica de un gas ideal,20.13 [I] El diagrama P-V de la figura 20-1 se aplica a un gas que experimenta un cambio cíclico en un sistemapistón-cilindro. ¿Cuál es el trabajo realizado por el gas a) en la porción AB del ciclo? b) ¿En la porciónBC? c) ¿En la porción CD? d) ¿En la porción DA?www.FreeLibros.com