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• Jean Carlos QvisPe

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EJERCICIOS PARA RESOLVER TERMODINAMICA APLICADA

1. Un cilindro térmicamente aislado está cerrado en ambos extremos y tiene en su interior un pistón conductor que divide el cilindro en dos partes. Inicialmente el pistón está dispuesto de forma que en una parte hay 2 L de aire a 600 K y 2 atm, y en la otra se encuentra 1 L de aire a 600 K y 1 atm. Se deja libre el pistón, alcanzándose el equilibrio en una nueva posición. Calcular la presión final de equilibrio y los volúmenes finales de cada parte del cilindro.

2. 5 moles de un gas biatómico a 27 ºC se calientan isobáricamente con el calor que se desprende de 1 mol de otro gas ideal que se comprime isotérmicamente a 27 ºC hasta triplicar su presión. Calcular la temperatura final del primer gas.

3. Un cilindro contiene un gas ideal a la temperatura de 310 K y está cerrado mediante un pistón móvil. El gas, que se encuentra inicialmente a una presión de 2 atm ocupando un volumen de 48 L, se expansiona isotérmicamente hasta un volumen de 106 L. Seguidamente el gas se comprime isobáricamente, volviendo a su volumen inicial de 48 L. Calcular el trabajo realizado por el gas: a) en la expansión isotérmica; b) en la compresión isobárica; y c) en todo el proceso. d) Calcular la temperatura final del gas.

4. Determinar la expresión del trabajo termodinámico realizado en la expansión adiabática reversible de 1 mol de un gas ideal que pasa del estado (P1,V1) al estado (P2,V2). La ecuación que rige este proceso es PVK=cte,, en donde n es el coeficiente o índice adiabático del gas.

5. 1 L de nitrógeno a 51 ºC se calienta bajo la presión constante de 1.6 atm hasta triplicar su volumen. Calcular el incremento de su energía interna y el calor comunicado. 6. Un gas ideal que se encuentra contenido en un dispositivo cilindro - pistón sufre un proceso de expansión en el que la relación entre la presión y el volumen viene dada por PVn = cte. La presión inicial es de 3 bar, el volumen inicial es 0.1 m3 y el volumen final es 0.2 m3 . Determinar el trabajo, expresado en kJ, que se realiza en el proceso, en los siguientes casos: a) n = 1.5 ; b) n = 1.0 ; c) n = 0 (Nota 1 bar = 105 Nm-2 ) 7. Calcular el trabajo realizado cuando 2 L de un gas ideal monoatómico, a la presión de 1 atm, se expansionan reversible y adiabáticamente hasta alcanzar un volumen de 8 L.