Guía 8 - Física 2

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Guía 8: Primera ley de la Termodinámica 
Asignatura: Física 2 (Biotecnología) 
Docente (Teórica): Dr. BRIAN WUNDHEILER (brian.wundheiler@iteda.cnea.gov.ar) 
Docente (Practica): Dr. DIEGO MELO (diego.melo@iteda.cnea.gov.ar) 
Día/Horario: Miércoles, 16 hs a 22 hs 
Problema 1: Una muestra de gas ideal se expande al doble de su volumen original de 1 m3 en un 
proceso cuasi estático en el que P =  V2, con  = 5 atm/m6, como se muestra en la figura. ¿Cuánto 
trabajo consume el gas en la expansión?. 
 
 
 
Problema 2: a) Determine el trabajo consumido en un fluido que se expande de i a f, tal como se 
muestra en la figura. b) ¿Cuanto trabajo se realiza sobre el fluido si se comprime de f a i a lo largo 
de la misma trayectoria?. 
 
 
 
Problema 3: Un gas ideal se encierra en un cilindro con un pistón móvil encima de él. El pistón tiene 
una masa de 8000 g y área de 5 cm2, y posee libertad de deslizarse hacia arriba y hacia abajo 
manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se consume en el gas a medida que la 
temperatura de 0.2 moles del gas se elevan de 20 °C a 300 °C?. 
 
Problema 4: Un sistema termodinámico se somete a un proceso en el que su energía interna 
disminuye 500 J. Durante el mismo intervalo de tiempo 220 J de trabajo se consume en el sistema. 
Encuentre la energía transferida hacia o desde él por calor. 
 
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Problema 5: Un gas se lleva a través del proceso cíclico que se describe en la siguiente figura. a) 
Encuentre la energía neta transferida al sistema por calor durante un ciclo completo. b) Si el ciclo se 
invierte (o sea si el proceso sigue la trayectoria ACBA), ¿cuál es la entrada de energía neta por calor 
en cada ciclo?. 
 
 
Problema 6: 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. 
 
 
 
Problema 7: Un mol de un gas ideal realiza 3000 J de trabajo sobre sus alrededores a medida que 
se expande isotérmicamente hasta una presión final de 1 atm y 25 L de volumen. Determine: a) el 
volumen inicial, y b) la temperatura del gas. 
 
Problema 8: Un gas ideal inicialmente a 300 K experimenta una expansión isobárica a 2.5 kPa. Si el 
volumen aumenta de 1 m3 a 3 m3 y se transfieren 12.5 kJ al gas por calor, determine: a) el cambio 
en su energía interna, y b) su temperatura final. 
 
Problema 9: Un bloque de aluminio de 1 kg se calienta a presión atmosférica de modo que su 
temperatura aumenta de 22 °C a 40 °C. Encuentre: a) el trabajo consumido en el aluminio, b) la 
energía agregada a él por calor, y c) el cambio en su energía interna. En sus cálculos considere los 
siguientes datos para el aluminio: ρ = 2.7 x 103 kg/m3, α = 2.4 x 10-5 1/°C y C = 900 J/kg.°C. 
 
Problema 10: ¿Cuanto trabajo se consume en el vapor cuando 1 mol de agua a 100 °C hierve y se 
convierte en 1 mol de vapor a 100 °C a 1 atm de presión?. Suponga que el vapor se comporta como 
un gas ideal. Determine el cambio en energía interna del material a medida que se vaporiza. En sus 
cálculos considere los siguientes datos para el agua: ρ = 1000 kg/m3, M = 18 gr/mol y Lvapor = 2.26 x 
106 J/kg. 
 
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Problema 11: Un gas ideal inicialmente a Pi, Vi y Ti se lleva a través de un ciclo, como se muestra en 
la figura. a) Encuentre el trabajo neto consumido en el gas por cada ciclo. b) ¿Cual es la energía neta 
agregada por calor al sistema por cada ciclo?. c) Obtenga un valor numérico para el trabajo neto 
consumido por cada ciclo por 1 mol de gas inicialmente a 0 °C. 
 
 
 
Problema 12: Una muestra de 2 moles de gas helio, inicialmente a 300 K y 0.4 atm se comprime 
isotérmicamente a 1.2 atm. Asumiendo que el helio se comporta como un gas ideal, determine: a) 
el volumen final del gas, b) el trabajo consumido en el gas, y c) la energía transferida por calor.