PROBLEMAS DE TERMODINAMICA

1.-Suponiendo que el CO2 tiene un comportamiento ideal, calcular el trabajo hecho por 10gr en la expansión isotérmica reversible, desde un volumen de 5 a otro de 10 litros a 27°C.
Determina los valores de ΔE, ΔH y q en este proceso en cal. Realizar la grafica P-V.
R-W=93.952 cal =q

2 1Lbmol de un gas Cv=5 BTU/lbmol °R, sufre cambios reversibles de presión igual a 10 atm y volumen de 60 ft³ a una presión igual 1 atm en las siguientes condiciones:
a) volumen constante
b) temperatura constante

Calcular ΔE, ΔH, W y q para cada gas en cada uno de los procesos y representar cada trayectoria en un diagrama P-V.

R- - ΔE =-3697 BTU
ΔH= -5167625 BTU

3 una masa de 2Kg de helio experimenta un ciclo de 3 procesos que son
A) volumen constante, b) presión constante y c) temperatura constante, dado que P1=1 atm, T1=300°K V1/V3=5 Cp=5/2 R. Determine: q, W, ΔU, ΔH para el ciclo y la grafica P-V.

R-Q=710.308 kcal=W

4. se comprime aire en un proceso reversibledesde 1.056 atm y 38.5°C hasta 7.04 atm. Calcular el trabajo de compresión y los valores de q, W, ΔU, ΔH por Kg de aire comprimido para los siguientes procesos:
a) adiabático
b) isotérmico
Muestre en un diagrama PV estos en este proceso si Cp=7/2R

R- a) W= -38286 cal = -ΔU ΔH=53600 cal
b) W= - 40510 cal=q ΔU=0 ΔH=0

5.-Gas diatómico, n=1 mol
a) expansión isobárica reversible
b) expansión politrópica reversible
c) compresión adiabática reversible
Calcular q, W, ΔU, ΔH y para el ciclo realizar la grafica de P-V
V2=0.7V3
La energía del proceso 1-2
a)aˆ†E==5287cal
aˆ†H=8811cal
w=3524.004cal
q=8811.004cal
La energía del proceso 2-3
aˆ†E=-6180cal
aˆ†H=-10300cal
w=10300cal
q=-16480cal
La energía del proceso 3-1
aˆ†E=-6180cal
aˆ†H=-10300cal
w=-1489cal
q=-7669cal

6.-tres moles de un gas ideal monoatómico ocupan 25 lt a cierta temperatura, en forma isobárica llega a 5 atm y 12 lt; se expande hasta un volumen de 30 lt y 132.92 °K de temperatura para finalmente regresar a sus condiciones inícialesy así cerrar el ciclo
Determinar ΔE, ΔH, W y q para cada proceso y para el ciclo completo representándola gráficamente P-V.

R-para el ciclo q=-891 cal =W

7.-un gas ideal monoatómico sufre los siguientes procesos reversibles formando un ciclo. Inicialmente el gas se encuentra a 50 atm y 1000°K; mediante un proceso cuya constante politrópica K=1.4 llega a una presión de 10 atm. Mediante otro proceso con una constante politropica igual a CERO se comprime hasta 40 lt; a continuación, con un proceso de K=1 el gas alcanza una presión de 20 atm, un volumen de 20 lt y una temperatura de 400°K; finalmente retorno a sus condiciones iniciales de K=∞.

*Sensor de baja Presión / Sensibilidad y error: 0.01KPa
*Probeta
*Regla: Marca: Penguin /Error: 0 cm /Sensibilidad:0,1 cm
*Bases magnéticas
*Nueces
*Barras metalicas
*Interfaz

El experimento consistió primeramente en llenar con agua una probeta. Luego fue conectado a la Interfaz, un sensor de baja presión el cual se marcó en diferentes puntos (cada 3 cm) para luego ser sumergido dentro de la probeta y medir la presión existente en cada una de esas medidas. Adicionalmente fue entregado al grupo un sistema formado por una probeta en forma de “U” sujeta a una barra y base, dentro de la cual habían 2 fluidos. Estos fluidos eran Glicerina y parafina. Se encargó al grupo determinar la densidad de uno de esos dos fluidos.

El montaje fue el siguiente
















Analisis y resultados

Tabla de datos experimentales (Profundidad vs Presión)
La tabla muestra los datos de la presión obtenida al aumentar la profundidad del sensor:












Grafico Profundidad vsPresión Grafico rectificado



















El grafico representa una relación lineal entre la Profundidad como variable independiente y la Presión como variable dependiente pues a medida que aumenta la Profundidad aumenta también la Presión.
El coeficiente de correlación es 1,es decir, todos los puntos graficados pertenecen a la recta, por lo tanto la función es naturalmente lineal.

Dado que la Presión atmosférica normal es de 101.300 Pa., al calcular la presión local existente en Santiago de Chile, se obtuvo un valor de 96.380 Pa lo que representa un porcentaje de disminución del 4,9%. Esto posiblemente se debe a errores instrumentales y/o humanos, al hecho de que la presión medida dentro de una sala es diferente a la existente en un lugar abierto o también puede deberse a la ubicación geografica de la capital debido a que la presión varía de acuerdo con la altura del lugar respecto del nivel del mar 3)

Al sumergirse el ser humano en las profundidades, su cuerpo comienza a comprimirse. Por lo tanto es necesario tener en cuenta las tablas de descompresión inventadas pues al comprimirse el gas en el organismo y regresar a la superficie , necesita de un tiempo para poder eliminar el nitrógeno acumulado en el organismo antes de llegar a la superficie y así evitar tener problemas de descompresión que lo puedan llevar a lamuerte
En el caso de las Alturas, a medida que aumenta la altura respecto al nivel del mar, la presión disminuye, lo que provoca que la concentración de oxígeno en el aire también lo haga, y por consiguiente el oxígeno dentro de los pulmones y la sangre es mínimo. Debido a esto pueden provocarse efectos sobre el ser humano tales como dolor de cabeza, debilidad y falta de aliento. Todo esto se conoce como “Mal de alturas”.


Conclusión

Terminado el experimento se pudo concluir que:

La presión Local es menor a la presión Atmosférica en Santiago, debido a la altura en la cual se midió y a los errores humanos e instrumentales.
Del experimento se puede destacar que a medida que aumenta la profundidad la presión ejercida sobre el sensor es mayor.

La relación funcional obtenida es :

Ademas se entiende que la variación de la presión influye en el ser humano dependiendo de la ubicación en la cual se encuentre, puede ser disminuyendo el oxígeno en la sangre o también comprimiendo en demasía su cuerpo.



Referencias

*Guía número 6 de laboratorio “Estudio de una Viga en Equil
Determinar
a) el nombre de cada proceso
b) ΔE, ΔH, W y q para cada proceso y el ciclo.
c) representar el ciclo en un diagrama P-V.

R- W= 9977.2 cal

8-Gas con Cv= 6 cal/mol °K n=1 mol
I Expansión Isotérmica reversible
II Expansión adiabática reversible
III Compresión Isotérmica reversible
IV Compresión adiabática reversible

R-q= 1372.4 cal=W