Ejemplo de Proceso Isobarico e Iso Met Rico Ludo

Isobárico Un gramo de agua ocupa un volumen de 1 cm3 a presión atmosférica. Cuando esta cantidad de agua hierve, se convierte 1671 cm3 de vapor. Calcule el cambio en la energía interna para este proceso. Puesto que el calor latente de vaporización del agua es 2.26 x 106 J /Kg a presión atmosférica, el calor necesario para hervir 1.00 g es: Q= m Lv = (1.00 x 10-3 kg)(2.26 x 106 J/Kg) = 2260 J EL trabajo hecho por el sistema es positivo e igual a: W = P (Vv – Ve) = (1.03 x 105 N / m2) [(1671 – 1.00) x 10-6 m3] = 169 J Por lo tanto, el cambio en la energía interna es: ∆ U = Q – W = 2260 J – 169 J = 2091 J = 2.091 KJ

Isométrico Una barra de cobre de 1.o Kg se calienta a presión atmosférica. Si su temperatura aumenta de 20°C a 50°C. A) Encuentre el trabajo efectuado por el cobre. El cambio de volumen del cobre puede calcularse utilizando la ecuación ∆ V= β V ∆ T. ∆ V= [5.1 x 10-5(°C)-1] (50 °C – 20 °C) V = 1.5 x 10-3 V Pero el volumen es igual a m/ρ y la densidad del cobre es 8.92 x 103 Kg/m3. Por tanto, ∆ V= (1.5 x 10-3)(1.0 Kg / 8.92 x 103 Kg/m3) = 1.7 x 10-7 m3 Puesto que la expansión ocurre a presión constante, el trabajo realizado es: W= P∆ V = (1.03x 105 N/m2) (1.7 x 10-7 m3) = 1.9 x 10-2 J

B) ¿Qué cantidad de energía térmica se transfiere al cobre?

Tomando el calor especifico (387 J/ Kg °C) y usando la ecuación encontramos que la energía térmica transferida es

Q = mc ∆ T

Q = (1 Kg)( 387 J/ Kg °C)(30°C) = 1.2 x 104 J

C) ¿Cuál es el aumento en la energía térmica del cobre?

De la primera ley de la termodinámica, el aumento en la energía interna es: ∆ U = Q – W = (1.2 x 104 J) - (1.9 x 10-2 J) = 11999.981 J = 1.2 x 104 J