5 gramos de gas nitrógeno se encuentran sucesivamente en los

5 gramos de gas nitrógeno se encuentran sucesivamente en los

5 gramos de gas nitrógeno se encuentran sucesivamente en los siguientes cuatro estados, el gas se comporta como un gas ideal: 1. 3 atmósferas y 1 cm3 2. 3 atmósferas y 2 cm3 3. 1 atmósferas y 2 cm3 4. 1 atmósferas y 1 cm3 Encontrar q, w y ΔU para los cuatro procesos que están involucrados en los cambios de estado Se utilizarán las siguientes ecuaciones para obtener lo solicitado en el problema w = −PΔV q = nkΔT tomando Cp, la capacidad calorífica de la sustancia a presión constante, o Cv, la capacidad calorífica a volumen constante. (véase anexo de Levine) y que Cp = Cv + R (para gases ideales ΔU = q + w Para fines de practicidad se utilizará el siguiente cuadro para ordenar los datos Estado / Función P / Pa T / K V / m3 1 3.03975*105 0.205 1 * 10‐6 5
2 3.03975*10 0.410 2* 10‐6 3 1.01325*105 0.137 2 * 10‐6 5
4 1.01325*10 0.068 1 * 10‐6 Dado que es necesario utilizar la T para obtener el q de los procesos se hará mediante la ley general de los gases ideales, utilizando n = 0.1784 (de la conversión estequiométrica) y R = 8.3145 J/kmol PV = nRT Proceso / Función q / Joules w / Joules ΔU / Joules A (1 a 2) 1.0652 ‐ 0.303 0.762 B (2 a 3) ‐1.01325 0 ‐1.01325 C (3 a 4) ‐0.3584 0.101 ‐0.257 D (4 a 1s) 0.508 0 0.508 Total 0.202 ‐0.202 0 ACLARACIÓN TERMINOLÓGICA DE CAPACIDAD CALORÍFICA Y CALOR ESPECÍFICO Tomando como referencia principal el libro de texto podremos a continuación realizar una exposición un poco mas concisa de la discusión que se tuvo en clase (ver página 63): La capacidad calorífica es el término utilizado para describir la constante de una sustancia pura para ceder o absorber calor (y por tanto, cambiar su energía interna), como se mencionó en la clase depende de la capacidad de que el movimiento microscópico se distribuya en la molécula que se examina, por lo que se habla de una propiedad dependiente de la cantidad de matera (extensiva) también. Por otro lado se puede definir el calor específico como la cantidad de calor que puede absorber o transferirse por unidad de masa, por lo que sería una función que no depende de la cantidad de materia (es por lo tanto intensiva). Esta división permite decir que el calor específico es un término que puede utilizarse para una fase, es decir, cuando aquello que se observa está en el mismo estado (sólido por ejemplo) no importando su constitución (si es una sola sustancia o una mezcla) y se determina de forma empírica, mientras que la Capacidad calorífica se aplica a una sustancia única dado que se refiere a sus propiedades microscópicas. Cabe resaltar en este punto que aunque no se recomienda el término de Calor específico porque puede ocasionar ambigüedad sigue usándose comúnmente aún en publicaciones arbitradas