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CAPÍTULO 20: PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA 185Figura 20-1En una expansión, el trabajo efectuado es igual al área bajo la porción pertinente de la curva P-V. Encontracciones, el trabajo es numéricamente igual al área, pero es negativo.a) Trabajo área ABFEA [(4.0 1.5) × 10 6 m 3 ](4.0 × 10 5 Nm 2 ) 1.0 Jb) Trabajo área bajo BC 0En la porción BC, el volumen no cambia; por tanto P∆V 0.c) Ésta es una contracción, ∆V es negativo y por tanto el trabajo es negativo:Trabajo (área CDEFC) (2.5 × 10 6 m 3 )(2.0 × 10 5 Nm 2 ) 0.50 Jd) Trabajo 020.14[I]Para el ciclo termodinámico que se muestra en la figura 20-1, determine a) el trabajo neto generado porel gas durante el ciclo y b) el flujo neto de calor hacia el interior del gas por ciclo.Método 1a) Del problema 20.13, el trabajo neto efectuado es 1.0 J 0.50 J 0.5 J.Método 2El trabajo neto efectuado es igual al área encerrada por el diagrama P-V:Trabajo área ABCDA (2.0 × 10 5 Nm 2 )(2.5 × 10 6 m 3 ) 0.50 Jb) Suponga que el ciclo inicia en el punto A. El gas regresa a este punto al final del ciclo, así que no haydiferencia en el gas en sus puntos inicial y final. Por tanto, para un ciclo completo, ∆U es cero. Si se aplicala primera ley de la termodinámica al ciclo completo, se tiene∆Q ∆U ∆W 0 0.50 J 0.50 J 0.12 cal20.15 [I] ¿Cuál es el trabajo neto generado por ciclo para el ciclo termodinámicoque se muestra en la figura 20-2?Se sabe que el trabajo neto producido por ciclo es igual al áreaencerrada por el diagrama P-V. Se estima que en el área ABCA hay22 cuadrados, cada uno de áreaPor tanto,(0.5 × 10 5 Nm 2 )(0.1 m 3 ) 5 kJÁrea encerrada por ciclo(22)(5 kJ) 1 × 10 2 kJDe donde el trabajo neto generado por ciclo es igual a 1 × 10 2 kJ.Figura 20-2www.FreeLibros.com