Variación de energía interna a partir de calor, presión y volumen

Enunciado

dificultad
Dificultad fácil para los ejercicios de nivel avanzado

Un gas a presión constante de 3 bar recibe un calor de 450 cal aumentando su volumen en 5 L. ¿Qué variación de energía interna experimenta el sistema?¿Y cuando disminuye su volumen en 2 L?

Solución

Datos

  • Presión p = 3 bar = 3·105 Pa
  • Calor recibido Q = 450 cal = 450·4.184 = 1882.8 J
  • Variación de volumen ∆V = 5 L = 5 dm3 = 5·10-3 m3

Consideraciones previas

  • Usaremos el criterio de signos propio de la IUPAC según el cual el trabajo es positivo cuando aumenta la energía interna del sistema

Resolución

La variación de energía interna viene dada, según el criterio de signos señalados, por la expresión:

U=Q+W 

Para determinar el trabajo, aplicamos la expresión del trabajo termodinámico según el criterio de signos utilizado:

W=-p·V=-3·105·5·10-3=-1500 J

Ahora ya podemos calcular la variación de energía interna:

U=Q+W=1882.8-1500=322.8 J 

En el caso de que se reduzca el volumen en 2 L, la variación es negativa (al ser una reducción), quedándonos:

W=-p·V=-3·105·-2·10-3=600 J

U=Q+W=1882.8+600=2482.8 J

Autor artículo
Sobre el autor
José L. Fernández es ingeniero de telecomunicaciones, profesor y curioso por naturaleza. Dedica su tiempo libre a escribir artículos para Fisicalab y a ayudar a Link a salvar Hyrule.

Fórmulas

Estas son las principales fórmulas que debes conocer para resolver este ejercicio. Si no tienes claro su significado, te recomendamos que consultes la teoría de los apartados relacionados. Además, en ellos encontrarás, bajo la pestaña Fórmulas, los códigos que te permitirán integrar estas fórmulas en programas externos como por ejemplo Word o Mathematica.

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