¿Resolver el siguiente ejercicio de la primera ley de la termodinámica?
- ¿La masa de nitrógeno que se encuentra en el interior de un cilindro vertical provisto de un émbolo de área transversal de 30 cm2, el cual se desplaza sin fricción, es de 0,7 g. Si la presión atmosférica es de 101 kPa y sobre él se ejerce una fuerza externa de 20 N.
- a) Determine el valor de la presión del gas.
- b) Si en el ejemplo anterior el volumen del gas fuera de un litro, ¿cuál sería su temperatura?
- c) Sí la temperatura se redujera en un 20%, manteniendo constante la presión, ¿cuál sería la altura que alcanzaría el émbolo?
1 Respuesta
Utiliza la ecuación de estado de los Gases Ideales. PV= n RT
Tenes en el interior 0.70 g de N2 ( peso del mol de N2 = 2 x 14= 28 gramos.)......................que representan 0.7 / 28 = 0.025 mol de N2
a) Presion del gas: 101000 Pa + 20N / 30 X 10^-4 m^2 = 107667 Pa.
b) Siendo 1 litro = 10^-3 m^3 el volumen interior del cilindro en las condiciones anteriores tendrias: T= PV / nR =( 107667 Pa x 10^-3 m^3) / ( 0.025 x 8.31 m^3 Pa/ K . mol) ......................= 518 K
c) Estado 1 : ......T1= 518 K...........P1= 107667 Pa .........V1= 1 litro = 10^-3 m^3
Estado 2 ............ T2= 518 - 0.2 x 518 = 414.4 K ....P2= 107667 Pa.....V2= ?
V1/T1 = VX/T2 ....Vx= V1 x T2/T1 = 10 ^-3 m3 x ( 414.4 / 518) = 0.8 x 10^-3 m^3.
El volumen se redujo = 1 - 0.8 = 0.2 litros = 200 cm^3 ............
Ahora lo terminas fácilmente sabiendo que la altura inicial era de 1000 cm^3 / 30 cm^2 = 33.33 cm. Y haces una regla de tres.
