FQ-Engel

38 CAPÍTULO 2 Calor, trabajo, energía interna, entalpía y la primera ley de la Termodinámica
P2.27 Calcule q, w, U y H si 1.00 mol de un gas ideal P2.29 Un mol de un gas ideal con C V,m
= 3/2R se expande
con C V, m
= 3/2R sufre una expansión adiabática reversible adiabáticamente frente a una presión externa constante de
desde un volumen inicial V i
= 5.25 m 3 hasta un volumen final 1.00 bar. La temperatura y presión iniciales son T i
= 300 K y
V f
= 25.5 m 3 . La temperatura inicial es 300 K.
P i
= 25.0 bar. La presión final es P f
= 1.00 bar. Calcule q, w,
P2.28 Unos neumáticos de bicicleta desinflados llegan a
U y H para el proceso.
estar notablemente calientes después de ser inflados.
P2.30 Un mol de N 2
en un estado definido por T i
= 300 K
Aproximar este proceso como una compresión adiabática
reversible. Suponga que la presión inicial y la temperatura del
y V i
= 2.50 L sufre una expansión reversible isotérmica
hasta V f
= 23.0 L. Calcule w suponiendo: (a) que el gas está
aire antes de ser introducidos en el neumático son P i
= 1.00 descrito por la ley del gas ideal y (b) que el gas está descrito
bar y T i
= 298 K. El volumen final del aire en el neumático por la ecuación de estado de van der Waals. ¿Cuál es el
es V f
= 1.00 L y la presión final es P f
= 5.00 bar. Calcule la porcentaje de error al usar la ley del gas ideal en lugar de la
temperatura final del aire en el neumático. Suponga que ecuación de van der Waals? Los parámetros de van der Waals
C V,m
= 5/2R.
para el N 2
se dan en la Tabla 7.4.
Simulaciones, animaciones y problemas basados en la Web
W2.1 Se lleva a cabo una simulación en la que un gas ideal
se calienta bajo las condiciones de presión constante o
volumen constante. Las cantidades V (o P), w, U y T
se determinan en función del calor. Se calcula el calor tomado
por el gas bajo P o V constante y se compara con U y H.
W2.2 La compresión y la expansión isotérmica reversible
de un gas ideal se simula para diferentes valores de T. El
trabajo, w, se calcula a partir de los valores de T y V
obtenidos en la simulación. A partir de los resultados se
calcula el calor, q y el número de moles de gas del sistema.
W2.3 La compresión y expansión isobárica reversible de un
gas ideal se simulan para diferentes valores de la presión del
gas cuando fluye el calor de o hacia el medio. Las cantidades
q, w y U se calculan a partir de los valores de T y V
obtenidos en la simulación.
W2.4 El calentamiento y enfriamiento isocórico de un gas
ideal se simula para diferentes valores del volumen. El
número de moles de gas y Use
calculan a partir del valor
constante V y de los valores de T y P obtenidos en la
simulación.
W2.5 Se simulan procesos cíclicos reversibles en los que el
ciclo es rectangular o triangular en una representación P–V.
Para cada segmento y para el ciclo, se determinan U, q y w.
Se determina para un ciclo tipo, la ratio entre el trabajo
efectuado sobre el medio y el calor absorbido del medio para
diferentes valores de P y V.
W2.6 Se simula el calentamiento y enfriamiento de un gas
ideal para diferentes valores de la temperatura inicial. Se
determina la cantidad g = CPm
,
CV , m así como C P,m
y C V,m
a partir de P,V y se calculan U y H a partir de los valores
de V, T y P obtenidos en la simulación.