a) Calcular el número de moles, y para cada punto, P, T y V. Calcular en cada proceso: b) El calor absorbido o cedido. c) El trabajo realizado. d) ...

Solución

a) Cálculo del número de moles

El número de moles de oxígeno en el sistema se puede calcular a partir de la masa del oxígeno y su masa molar:

n = m / M

donde:

• n es el número de moles
• m es la masa
• M es la masa molar

n = 0.200 kg / 32 g/mol = 0.0625 mol

b) Cálculo del calor absorbido o cedido

En el proceso isobárico, el calor absorbido o cedido por el gas se puede calcular a partir de la ecuación de Mayer:

q = nR\Delta T

donde:

• q es el calor
• n es el número de moles
• R es la constante universal de los gases ideales
• ΔT es el cambio de temperatura

q = 0.0625 mol * 8.314 J/mol·K * (250 K - 200 K) = 62.5 J

Como el calor es positivo, el gas absorbe calor.

En el proceso adiabático, no se transfiere calor entre el gas y el entorno. Por lo tanto, el calor es cero.

c) Cálculo del trabajo realizado

En el proceso isobárico, el trabajo realizado por el gas se puede calcular a partir de la ecuación:

W = P\Delta V

donde:

• W es el trabajo
• P es la presión
• ΔV es el cambio de volumen

W = 100 kPa * (5 L - 2 L) = 200 kPa·L

Como el trabajo es positivo, el gas realiza trabajo sobre el entorno.

En el proceso adiabático, no se realiza trabajo.

d) Cálculo de la variación de energía interna

La variación de energía interna del gas se puede calcular a partir de la ecuación:

\Delta U = q + W

donde:

• ΔU es la variación de energía interna
• q es el calor
• W es el trabajo

\Delta U = 62.5 J - 200 kPa·L = -137.5 J

Respuesta

a)

• El número de moles de oxígeno es 0.0625 mol.

b)

• En el proceso isobárico, el gas absorbe calor de 62.5 J.
• En el proceso adiabático, no se transfiere calor.

c)

• En el proceso isobárico, el gas realiza trabajo sobre el entorno de 200 kPa·L.
• En el proceso adiabático, no se realiza trabajo.

d)

• La variación de energía interna del gas es de -137.5 J.