S14 s3 - Material

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Repaso
Semana 14 – Sesión 03
Cálculo aplicado a la física 3
Logros
Al término de la sesión, el
estudiante relaciona calor, trabajo
y energía interna mediante la
primera ley de la termodinámica.
Repaso
En el proceso mostrado en la figura. El proceso AB es isocórico, donde se
adiciona 2000 cal al sistema. El proceso BC es isotérmico, y se adiciona 234,34
cal. El proceso CA es isobárico y se extrae 1323,84 cal. Calcular la variación de
la energía interna en cada paso.
Ejercicio 1
Repaso
Una muestra de un gas ideal de 1 mol se lleva a través de un proceso termodinámico cíclico,
como se muestra en la figura. El ciclo consta de tres partes, una expansión isotérmica (a-b), una
compresión isobárica (b-c) y un aumento de la presión a volumen constante (c-d). Si T= 300 K, pa
= 5 atm, pb = pc = 1 atm, determine el trabajo realizado por el gas durante el ciclo. Considere: 1
atm =1,013x102 J.
Ejercicio 2
Repaso
Una muestra de un gas ideal pasa por el proceso que se muestra en la figura. De A a B, el proceso
es adiabático; de B a C, es isobárico con 100 kJ de energía que entran al sistema por calor. De C
a D, el proceso es isotérmico; de D a A, es isobárico con 150 kJ de energía que salen del sistema
por calor. Determine la diferencia en energía interna 𝐸𝑖𝑛𝑡,𝐵 − 𝐸𝑖𝑛𝑡,𝐴.
Ejercicio 3
Repaso
Ejercicio 4
Cinco moles de un gas ideal se expanden isotérmicamente a 127 °C hasta cuatro
veces su volumen inicial, donde 𝑅 = 8,31
𝐽
𝑚𝑜𝑙 .𝐾
. Encuentre:
a) El trabajo realizado por el gas.
b) La energía térmica transferida al sistema.
Repaso
Preguntas Propuestas
Ejercicio 5:
Ejercicio 6:
Una mol de un gas ideal se somete al proceso ABCD
mostrado en la figura. El proceso AB es isobárico. El proceso
CD es isocórico, y los procesos BC y DA son isotérmicos.
Obtener el trabajo que realiza el gas en cada proceso, en
calorías. Considerar que 1atm×1litro = 21,13 cal. R = 1,99
cal/k.mol.
Un gas ideal inicialmente a 20°C y 200 kPa posee un volumen de 4 L. Experimenta una
expansión isotérmica cuasiestatica hasta que su presión se reduce a 100 kPa. Calcular
a) el trabajo realizado por el gas y
b) el calor suministrado al gas durante la expansión.
Repaso
Ejercicio 7:
Ejercicio 8:
Una muestra de 1,0 mol de un gas ideal se expande isotérmicamente a 0°C de 3,0 L a 10,0 L.
Obtener
a) El trabajo que realiza el gas durante su expansión. R = 8,31J/K.mol.
b) La transferencia de energia por calor del gas hacia el ambiente durante este proceso.
c) El trabajo que se debe realizar sobre el gas si regresa a su volumen inicial mediante un proceso
isobarico.
Dos moles de un gas ideal sufren el proceso
mostrado en la figura. El proceso AB es
adiabático, y en donde la presión está en función
del volumen como P = V2 – 8V + 17. En el proceso
BC se adiciona 600cal. El proceso CD es
isotérmico. Durante el proceso DA se quita 350cal.
Determinar la energía interna del gas en cada
proceso. Considerar que 1atm×1litro=21,13cal.
BIBLIOGRAFÍA
BÁSICA
Serway, R. y Jewett, J.W.(2015) Física para ciencias e ingeniería. Volumen II. 
México. Ed. Thomson. 
Halliday, D., Resnick, R. y Krane, K.S.(2008) Física. Volumen II. México. Ed. 
Continental. 
Sears F., Zemansky M.W., Young H. D., Freedman R.A. (2016) Física 
Universitaria Volumen II Undécima Edición. México. Pearson Educación. 
COMPLEMENTARIA
Tipler, P., Mosca, G. (2010) Física para la ciencia y la tecnología. Volumen II. 
México Ed. Reverté .
Feynman, R.P. y otros. (2005) Física. Vol. II. Panamá. Fondo Educativo 
interamericano. 
Bibliografía