Introducción a la Meteorología – 2015 (Licenciatura en Geografía) Practico 8 Gas ideal y procesos termodinámicos. 1. Defina y construya los diagramas P-V, P-T, y V-T para cada uno de los siguientes procesos: a) isotérmico, b) isobárico c) isócoro. 2. Un gas ideal se mantiene en un recipiente a volumen constante. Al principio, su temperatura es de 10,0 ºC y su presión de 2,5 atm ¿Cual es la presión cuando la temperatura es de 80 ºC? 3. Un globo lleno de un gas ideal tiene un volumen de 1,0 m 3. A medida que asciende por la atmósfera de la Tierra su volumen se expande. ¿Cuál es su nuevo volumen (en m 3) si su temperatura y presión originales son 20,0ºC y 1,00 atm, y su temperatura y presión finales son -40ºC y 0,10 atm? 4. Un cuarto de volumen V contiene aire cuya masa molar promedio es M. Si la temperatura del cuarto se eleva de T1 a T2: a) ¿Que masa de aire (en Kg) saldrá del cuarto? Suponga que la presión del aire en el cuarto se mantiene en P0. b) Hallar el valor de la masa que sale cuando V=80 m 3, M=29g/mol (aire), T1=18,0ºC, T2=25ºC y P0=101 kPa. Calor especifico y calor latente. 5. Un trozo de material de masa m que tiene una temperatura inicial T im, se sumerge en un envase que contiene una masa M de agua a la temperatura inicial T iA < Tim. Si la temperatura de equilibrio de la mezcla es T, calcular el calor específico del material. Despreciar la transferencia de calor al envase y al ambiente. 6. ¿Cuanto calor se necesita para evaporar un cubo de hielo de 1,0 g inicialmente a 0ºC? El calor latente de fusión del hielo es 80 cal/g y el calor latente de vaporización del agua es 540 cal/g. 7. ¿Qué masa de vapor a 100 ºC de temperatura debe mezclarse con 150 g de hielo a 0ºC, en un recipiente térmicamente aislado, para producir agua líquida a 50ºC? Desprecie la capacidad calorífica del recipiente. 8. Calcular la cantidad de calor necesario para transformar un gramo de hielo a -30º C en vapor de agua hasta 120º C. Datos: capacidad calorífica vapor de agua c vap = 2.0 KJ/(Kg ºc), capacidad calorífica hielo chie = 2.1 KJ/(Kg ºC), Nota: los datos faltantes pueden estar en otros enunciados. Trabajo en los procesos termodinámicos y primer ley de la termodinámica. 9. Un gas se expande de I a F a lo largo de tres posibles trayectorias, como indica la figura. Calcule el trabajo en joules realizado por el gas a lo largo de las trayectorias IAF, IF e IBF. 10. Un gas ideal esta encerrado en un cilindro que tiene un embolo móvil en la parte superior. El embolo se puede mover libremente hacia arriba y hacia abajo, manteniendo la presión del gas constante. a) ¿Cuanto trabajo se hace cuando la temperatura de n moles del gas se eleva de T1 a T2? b) Calcular dicho trabajo cuando, n=0,20 moles, T1 =20ºC y T2 =300ºC 11. Un gas es comprimido a una presión constante P de V1 a V2. En el proceso el gas pierde Q Joules de energía térmica. a) ¿Cuál es el trabajo efectuado por el gas? b) ¿Cuál es el cambio en su energía interna? c) Calcule a y b para los siguientes valores P=0,80 atm., V 1=9,0L, V2=2.0L, Q=400J 12. Calcular el trabajo que se requiere para comprimir a 1/10 de su volumen inicial, 5 moles de aire a 20º C y 1 atm de presión por un proceso isotérmico ¿Cuál es la presión final? 13. Un gas ideal sigue el proceso que se indica en la siguiente figura. De A a B el proceso es adiabático, de B a C es isobárico con 100KJ de flujo de calor hacia el sistema. De C a D, el proceso es isotérmico, y de D a A es isobarico con 150 KJ de flujo de calor hacia fuera del sistema. Determine la diferencia en la energía interna U B-UA 14. Dos moles de un gas ideal se expanden lenta y adiabáticamente (γ = 1,40) desde una presión de 5,00 atm y un volumen de 12,0 litros hasta un volumen final de 30,0litros. ¿Cuál es la presión final del gas? ¿Cuáles son las temperaturas inicial y final?