Se cuenta con un gas dentro de un cilindro con émbolo, libre de fricción, el cual se expande cuasiestáticamente mediante la trayectoria P 2V = cte., desde dos bares, 60(°C) y 0,1(m3 ), hasta que se cuadruplica su volumen. Al sistema se le suministran 106(kJ) de calor. Calcule el cambio de la energía interna del gas, en (kJ).
El cambio de energía interna, del gas que se encuentra en el cilindro émbolo, es de 46 kJ.
Explicación:
Inicialmente se debe calcular el trabajo realizado por el gas, este se puede calcular mediante la siguiente ecuación:
Es decir, el trabajo es igual a presión por la diferencia de volumen.
Procedemos a calcular el trabajo:
W = (200000 Pa)·[4·(0.1 m³) - 0.1 m³] ; 2 bar = 200000 Pa
W = (200000 Pa)·(0.4 m³ - 0.1 m³)
W = (200000 Pa)·(0.3 m³)
W = 60000 J
Ahora, para calcular el cambio de energía interna se utiliza la ecuación asociada con la primera ley de la termodinámica:
Q - W = ΔU
(106000 J) - (60000 J) = ΔU
ΔU = 46000 J
ΔU = 46 kJ ; siendo este el cambio de energía interna