Variaci贸n energ铆a interna a presi贸n constante dado cambio de volumen

Enunciado

dificultad
Dificultad f谩cil para los ejercicios de nivel avanzado

Determina la variaci贸n de energ铆a interna que sufre un gas cuando su volumen aumenta en 5 L sabiendo que se trata de un proceso isob谩rico (a presi贸n constante) a 2.5 bar sabiendo que para ello se le suministr贸 un calor de 550 cal.

Soluci贸n

Datos

  • Presi贸n: p = 2.5 bar = 2.5路105Pa (presi贸n constante)
  • Variaci贸n de volumen:聽鈭哣 = 5 L = 5 dm3= 5路10-3m3
  • Calor suministrado Q = 550 cal = 550路4.184 = 2301.2 J

Consideraciones previas

  • Utilizaremos el criterio de la IUPAC para el signo del trabajo, seg煤n el cual, es positivo cuando lo recibe el sistema al aumentar su energ铆a interna. La expresi贸n de la primera ley de la termodin谩mica nos queda:聽鈭哢 = Q + W

Resoluci贸n

El trabajo realizado en el proceso a presi贸n constante se puede calcular como:

Wsistema=-pV=-2.5105510-3=-12.5102J

Donde el signo menos del trabajo indica que es realizado por el sistema sobre el entorno, de acuerdo a lo que supone una expansi贸n de volumen y al criterio de signos utilizado.

Para determinar la variaci贸n de energ铆a interna simplemente aplicamos el primer principio de la termodin谩mica:

U=Q+W=2301.2+-12.5102=1051.2J

Observa como la transferencia de calor en un proceso en el que la presi贸n permanece constante, se traduce en un aumento del volumen del gas y, en consecuencia, un trabajo realizado por el sistema contra el entorno.

Autor art铆culo
Sobre el autor
Jos茅 L. Fern谩ndez es ingeniero de telecomunicaciones, profesor y curioso por naturaleza. Dedica su tiempo libre a escribir art铆culos para Fisicalab y a ayudar a Link a salvar Hyrule.

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