Eje

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO DE LA PAZ
EJERCICIOS DE FISICOQUIMICA
Detalles de los Cálculos de Trabajo
Todos los procesos tienen que
ver con los mismos dos estados
(i, f)
(b) Proceso isobárico (ia, p = pi
constante)
W = pi (Vf – Vi)
Seguido por isocórico (af, V =
Vf constante)
W = 0
(c) Isocórico seguido por
isobárico
W = pf (Vf – Vi)
El trabajo es diferente que en
(b)!!!
(d) Dos procesos (diferentes
colores) que mezclan isocóricos
con isobáricos. Los trabajos son
diferentes.
(e) El proceso inverso de (a). El
trabajo es negativo al de (a). Es
un trabajo negativo.
UNIPAZDecreto Ordenanzal 0331 de 1987
Gobernación de Santander
UNIPAZDecreto Ordenanzal 0331 de 1987
Gobernación de Santander

2. (f) Un proceso cíclico (que
regresa al estado inicial). El
trabajo es el área dentro de la
figura cerrada. En este caso es
positivo.
Procesos Específicos y la Primera Ley
Proceso Definición
Consecuencia de la 1ra
Ley
Adiabático Q = 0 Eint = - W
Isocórico (V const.) W = 0 Eint = Q
Cíclico Eint = 0 Q = W
Ejemplos
1. Un proceso cíclico se compone de tres subprocesos según el diagrama.
Complete la tabla con signos o cero.
Respuesta:
A  B:
W es + porque Vf >Vi. Q tiene que ser + para sobreponerse a (– W) y que Eint dé
+.
B  C:
W = 0. Eint = Q, o sea, es +.
C  A:

3. W es - porque Vf <Vi . Eint tiene que ser – porque Eint de los otros dos procesos
han sido + pero Eint para el proceso cíclico tiene que ser 0. Q tiene que ser –
para sobreponerse a que (– W) es +.
2. En un proceso se hacen 200 Joules de trabajo sobre un sistema durante el
cuál se extraen 70 calorías de calor. Calcule (a) W, (b) Q y (c) Eint con sus
signos.
Respuestas:
W es el trabajo hecho por el sistema. Es el negativo del trabajo que se hace sobre
el sistema. Así que W = - 200 Joules.
Q es el calor que entra al sistema.
Así que Q = - 70 cal = - 70 * 4.19 Joules = - 293.3 Joules
(c) Eint = Q – W = -293.3 – (- 200) = -293.3 + 200 = - 93.3 Joules
3. Un gas pasa por el proceso diagramado aquí. Determine el calor transferido
durante el proceso CA si el calor añadido durante AB es 20,0 Joules, no se
transfiere calor durante BC y el trabajo neto durante el ciclo es 15,0 Joules.
Respuesta:
Para todo ciclo Eint = 0. Qciclo = Wciclo = 15,0 Joules.
También tenemos que: Qciclo = QAB + QBC + QCA
O sea, QCA = Qciclo - QAB – QBC
Sustituyendo valores, QCA = 15 – 20 – 0 = - 5.0 Joules
Problemas Propuestos
1. Un gas en un recipiente está a una presión de 1,5 atm y a un volumen 4 m3
.
¿Cuál es el trabajo realizado por el gas cuando: a) se expande a una presión
constante hasta el doble de su volumen inicial y b) se comprime a presión
constante hasta un cuarto de sus volumen inicial?.

4. 2. Un gas ideal está encerrado en un cilindro. Hay un embolo movible en la parte
superior del cilindro. El embolo tiene masa de 8000 g, un área de 5 cm2
y es
libre de moverse hacia arriba o hacia abajo, manteniendo la presión del gas
constante. ¿ Cuánto trabajo se hace si la temperatura de 0,2 moles de gas se
eleva de 20o
C a 300o
C?.
3. Un ga se expande desde I a F por tres posible trayectorias como se indica en
la figura. Calcule el trabajo realizado por el gas a lo largo de las trayectorias
IAF, IF y IBF.
4. Una muestra de un gas ideal de 1 mol se lleva a través de un proceso
termodinamico ciclico, como se muestra en la figura. El ciclo consta de tres
parte, una expansión isotermica (a – b), una compresión isóbarica (b – c) y un
aumento de la presión a volumen constante (c – d). Si T = 300K, Pa = 5 atm, Pb
= Pc = 1 atm, determine el trabajo realizado por el gas durante el ciclo.
5. Un gas ideal en condiciones estándar (1 atm y 0o
C) se lleva a través de un
proceso en donde el volumen se expande de 25 litros a 80 litros. Durante este
proceso la presión varía como el inverso cuadrado del volumen, P = 0,5aV-2
. A)
Determine la constante a en unidades SI; B) encuentre la temperatura y
presión final; C) determine una expresión general para el trabajo realizado por
el gas durante este proceso; D) En particular, calcule, en joules el trabajo
realizado por el gas en el proceso.
6. Un gas se expande de I a F como el problema 3. El calor que se agrega al gas
es de 400 Joules cuando el gas va de I a F por la trayectoria diagonal; a) ¿Cuál
es el cambio en la energía interna del gas?; b) ¿Cuánto calor se debería
agregar al gas si se fuera por el camino indirecto IAF, para tener el mismo
cambio en la energía interna.

5. 7. Un mol de gas, inicialmente a una presión de 2 atm y a un volumen de 0,3
litros, tiene una energía interna de 91 joules. En su estado final la presión es
1,5 atm, el volumen de 0,8 litros y la energía interna de 182 Joules. Para los
tres caminos IAF, IBF e IF en la figura siguiente, calcule: a) el trabajo realizado
por el gas y b) el calor neto transferido en el proceso.
8. Se confina gas nitrógeno (masa = 1,00 Kg) en un cilindro con un émbolo
movible expuesto a presión atmosférica normal. Se agrega una cantidad de
calor (Q = 25000 calorías) al gas en un proceso isobárico y su energía interna
aumenta en 8000 caloría. A) ¿Cuánto trabajo realizó el gas?; B) ¿Cuál es el
cambio en el volumen?
9. Un mol de un gas ideal se calienta lentamente de modo que del estado PV (Pi
Vi
) a (3Pi
3 Vi
) en forma tal que la presión es directamente proporcional al
volumen. (a) ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas en el proceso? (b) ¿Cómo
está relacionada temperatura del gas con su volumen durante este proceso?
10.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 entrando al sistema por calor. De C a D, el proceso es isotérmico; de D
a A, es isobárico con 150 kJ de energía saliendo del sistema por calor.
Determine la Diferencia en energía interna EintB
- EintA