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   NO ME SALEN
   (APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
   CALOR Y TERMODINÁMICA

 

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Adicional NMS 06 - Considere la transforma-ción ABC de un mol de gas ideal, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correctas?
   a) Entrega una cantidad de trabajo menor al calor que absorbe.
   b) La energía interna del gas es igual en A y en C.
   c) Disminuye su energía interna.

   d) Recibe trabajo y entrega calor.
   e) Entrega una cantidad de trabajo mayor al calor que absorbe.
   f) Disminuye su energía interna de A a B y la aumenta de B a C.
 

En este tipo de ejercicio siempre es aconsejable volcar los datos de las evoluciones parciales y totales a una tabla. Acá está.

   

De la evolución AB (que claramente se trata de una isobara) podemos calcular fácilmente el trabajo que le corresponde integrando el área bajo la curva.

(l.atm) AB BC ACB
Q      
L 81 0 81
ΔU      
   

Se trata de un rectángulo de modo que... lado por lado, obtenemos un trabajo igual a

LAB = 81 l.atm

La evolución isocora, BC, no realiza trabajo; luego el trabajo correspondiente a la evolución total, ABC, es la suma de los trabajos parciales.

Respecto a los calores intercambiados y a las variaciones de energía interna, no podemos saber demasiado dado que el enunciado no indica ni las temperaturas (aunque podríamos averiguarlas) de los estados A, B y C, ni si se trata de un gas monoatómico, diatómico o vaya-uno-a-saber-qué-atómico, y eso es crucial.

    

Apenas si podemos saber que de A a B debe haber un aumento de temperatura, y por lo tanto la energía interna debió aumentar. Y de B a C hubo una disminución de la temperatura, y por lo tanto la energía interna disminuyó.
(l.atm) AB BC ACB
Q      
L 81 0 81
ΔU + –  
   

Pero los módulos de las variaciones no son iguales. Si mirás los productos presión-volumen ves que no dan lo mismo... Seguí mi razonamiento:

PA . VA < PC . VC

Entonces,

TA < TC

De modo que de A a C hubo un aumento de la energía interna.

ΔUABC > 0

    

Si volcamos esa información a la tabla y analizamos uno por uno los enunciados... resulta fácil encontrar al único verdadero y descartar a los falsos.

(l.atm) AB BC ACB
Q     mayor que 81
L 81 0 81
ΔU + – +
   

Acordate que calores recibidos y trabajos realizados (entregados) por el sistema son positivos.

   

a) Entrega una cantidad de trabajo menor al calor que absorbe.
   

 

    
Desafío: Suponiendo que se tratase de un metro cúbico de aire... ¿podría completarse toda la tabla con valores numéricos?  
   
   
Algunos derechos reservados. Se permite su reproducción citando la fuente. Se recomienda fervientemente no hacer experimentos con gases explosivos ni malolientes, y menos aún, en presencia de mayores. Agradezco a Carlos Libman y a Daniela por el envío de sendas erratas. Última actualización nov-08. Buenos Aires, Argentina.