UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA TERMODINAMICA I

FACULTAD DE INGENIERIA Prof. Mg. Roberto Chucuya

EAP AGROINDUSTRIAL Lista N° 01

PRESENTACION MIERCOLES 7 DE AGOSTO GRUPO DE TRES

1- Un calorímetro de aluminio con una masa 100 gr contiene 250 gr de agua. Están en equilibrio térmico a 10º C. Se colocan dos bloques de metal en el agua. Uno es 50 gr de cobre a 80º C. El otro una muestra de masa de

70 gr a una temperatura de 100º C. Todo el sistema se estabiliza a una temperatura final de 20º C. Deducir de

qué material se trata la muestra.

2- Un envase plumavit contiene 200 g de mercurio a 0º C. Se le agregan 50 g de alcohol etílico a 50º C y 100

g de agua a 100º C. a) Calcular la temperatura final de la mezcla. b) calcular el calor ganado o perdido por el

mercurio, alcohol y agua. Desprecie la capacidad térmica del plumavit.

3- Un trozo de cobre de 1 kg y a 20º C se sumerge en un recipiente con nitrógeno líquido hirviendo a 77K.

Calcular la cantidad de nitrógeno que se evapora hasta el momento en que el cobre alcanza los 77K. Suponga

que el recipiente está aislado térmicamente.

4- 10 moles de un gas CO2 se encuentra inicialmente a una presión de PA= 5x105 Pa y ocupa un volumen de

VA= 249x10-3 m3. Se expande adiabáticamente (A→B) hasta ocupar un volumen VB= 479x10-3 m3. A

continuación el gas experimenta una transformación isotérmica (B→C) hasta una presión PC= 1x105 Pa.

Posteriormente se comprime isobáricamente (C→D) hasta un volumen VD = VA. Por ultimo experimenta una

transformación a volumen constante (D→A) que lo devuelve a su estado inicial. a) Represente en el plano P-

V, b) Determine las magnitudes de estado P, V y T y c) Determine el Q, W y ΔU para cada proceso del ciclo.

5- La figura 13.13 representa la variación del volumen y la presión de un gas cuando se expande desde 1 m3 a

6 m3. a) Calcular el trabajo realizado por el gas durante el proceso, b) analizar lo qué le ocurre a la

temperatura durante el proceso.

6- Una muestra de gas ideal de un mol se lleva a través de un proceso termodinámico cíclico, como se

muestra en la figura 13.14 El ciclo consta de tres partes: una expansión isotérmica ab, una compresión

isobárica bc y un aumento de presión a volumen constante ca. Si T = 300 K, Pa = 5 atm, Pb = Pc = 1 atm,

calcular el trabajo realizado por el gas durante el ciclo.

7- Un mol de gas ideal realiza 3000 J de trabajo mientras se expande isotérmicamente hasta una presión final

de 1 atm y un volumen de 25 litros. Calcular: a) su volumen inicial, b) la temperatura del gas, c) el cambio de

energía interna que experimenta, indicando si aumenta o disminuye, d) el calor absorbido o cedido.

8- Se comprime un gas a presión constante de 0.8 atm de un volumen de 9 lt a un volumen de 2 lt. En el

proceso se escapan del gas 400 J de energía calórica. Calcular: a) el trabajo realizado por el gas, b) el cambio

de energía interna del gas.

9- Un mol gas ideal monoatómico se somete al ciclo ABC mostrado en la figura 13.15. Si PA = 1.5 atm y TB

= TC = 800 K, a) identificar las características de cada proceso que compone el ciclo y dibujar el diagrama

PV que le corresponde, indicando los valores de las variables de estado al comienzo y final de cada proceso.

b) Calcular para cada proceso el trabajo hecho por el gas, el calor absorbido o cedido, el cambio de energía

interna del gas. c) Averiguar para el ciclo completo qué ocurre con U, W y Q.

10- Un gas se lleva a través de un proceso cíclico como el de la figura 13.16. a) Calcular el calor neto

transferido al sistema durante el ciclo completo. b) Si el ciclo se invierte, ¿cuál es el calor neto transferido por

ciclo?

11- Un mol de gas ideal monoatómico se somete al proceso cíclico ABCA mostrado en la figura 13.17. a)

Calcular la energía térmica transferida al sistema, el trabajo hecho por el sistema y el cambio de energía

interna durante cada etapa del ciclo y para el ciclo completo. b) Si el ciclo se invierte, calcular cada una de

dichas variables.

12- Un mol de gas inicialmente a una presión de 2 atm y a un volumen de 0.3 lt, tiene una energía interna de

91 J. En su estado final, la presión es de 1.5 atm, el volumen de 0.8 lt y la energía interna de 182 J. Para los

tres caminos IAF, IBF e IF de la figura 13.18, calcular a) el trabajo realizado por el gas, b) el calor neto

transferido en el proceso.

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PRESENTACION MIERCOLES 7 DE AGOSTO GRUPO DE TRES

13- Un mol de gas ideal monoatómico se lleva por un proceso isotérmico, de 400 K, al doble de su volumen original, figura 13.14. Calcular: a) el trabajo que realizó el gas, b) el calor que se le entregó al gas, c) la

variación de energía interna del gas, d) la razón de presiones Pb/Pa. Suponga que ahora se realiza un proceso

(de a a c) a volumen constante para reducir la presión inicial Pa a Pb, calcular los nuevos valores de trabajo,

calor y variación de energía interna.

14- 3 moles de gas argón inicialmente a la temperatura de 20º C, ocupan un volumen de 10 lt. El gas

experimenta una expansión a presión constante hasta un volumen de 20 lt; luego se expande en forma

adiabática hasta que regresa a su temperatura inicial. a) graficar el proceso en un diagrama PV. Calcular: b) la

cantidad de calor que se le entrego al gas durante todo el proceso, c) el cambio total en la energía interna del

gas, d) el trabajo total realizado durante el proceso, e) el volumen final del gas.

15- Un gas ideal aire, describe el ciclo de la figura. Las transformaciones A-B y C-D son isotermas y las transformaciones B-

C y D-A son adiabáticas. Determinar los valores de la presión, el

volumen, y la temperatura de cada uno de los vértices A, B, C y D y el

trabajo en cada una de las transformaciones, la variación de energía

interna, y el calor. Dato: R=8.314 J/(ºK mol)=0.082 atm.l/(ºK mol)