Gas monoatómico bajo una presión de 0,3 MPa, iso

Es necesario determinar:

1. trabajo realizado por gas;
2. aumento de la energía interna;
3. cantidad de calor suministrada.

Para resolver el problema necesitas usar las fórmulas:

• Trabajo realizado por el gas: A = pΔV, Dónde p - presion del gas, ΔV - cambio en el volumen de gas.
• Incremento de energía interna: ΔU = Q - A, Dónde Q - cantidad de calor suministrada.

Sustituyendo los datos de la condición, obtenemos:

• A = 0,3 MPa × (7 dm³ - 2dm³) = 1,5 J;
• ΔU = Q - A, por lo tanto, Q = ΔU + А. Encontrar ΔU, es necesario conocer las temperaturas inicial y final del gas, lo cual no se indica en el planteamiento del problema.

Descripción del producto digital.

Nombre del artículo: gas monoatómico

Precio: consultar en la web

Descripción:

El producto digital "Monatomic Gas" es un software para calcular los parámetros de los procesos asociados con la expansión isocórica e isobárica de un gas monoatómico. Con este producto se puede calcular el trabajo realizado por el gas, el incremento de energía interna y la cantidad de calor aportado en determinadas condiciones.

Especificaciones:

• Idioma de la interfaz: inglés
• Requisitos del sistema: Windows 7 o superior, procesador de 64 bits
• Tamaño del archivo: 10 MB

La descarga de un producto digital es posible después de realizar un pedido y pagar en el sitio web de la tienda de productos digitales.

Un gas monoatómico bajo una presión de 0,3 MPa se expande isobáricamente desde un volumen de 2 a 7 dm^3. Para resolver el problema, es necesario utilizar la fórmula para calcular el trabajo realizado por el gas: A = pΔV, donde p es la presión del gas, ΔV es el cambio en el volumen del gas. Sustituyendo los datos de la condición, obtenemos: A = 0,3 MPa × (7 dm^3 - 2 dm^3) = 1,5 J.

Para calcular el incremento de energía interna es necesario conocer las temperaturas inicial y final del gas, lo cual no está indicado en el planteamiento del problema, por lo que no se puede determinar este valor.

Para calcular la cantidad de calor suministrado, puede utilizar la fórmula ΔU = Q - A, donde Q es la cantidad de calor suministrado. Sustituyendo el valor de trabajo resultante A = 1,5 J, obtenemos: Q = ΔU + A. Como se desconoce el valor de ΔU, la cantidad de calor suministrada Q también es imposible de determinar.

Sin embargo, para calcular estos valores, se puede utilizar el software Monatomic Gas, que permite calcular los parámetros de los procesos asociados con la expansión isocórica e isobárica de un gas monoatómico, incluido el trabajo realizado por el gas, el incremento de energía interna. y la cantidad de calor suministrada en determinadas condiciones.

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El producto descrito es un gas monoatómico que está bajo una presión de 0,3 MPa y se expande isobáricamente desde un volumen de 2 a un volumen de 7 dm^3. Para este gas es necesario determinar el trabajo realizado, el incremento de energía interna y la cantidad de calor aportado.

Para solucionar este problema es necesario utilizar la ley de Guy-Lussac, que establece que en un proceso isobárico, la presión de un gas es proporcional a su temperatura. También es necesario utilizar la ecuación de estado del gas ideal, que relaciona la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad de sustancia gaseosa.

Según la asignación, la presión del gas es constante e igual a 0,3 MPa, por lo que podemos aplicar la fórmula para el trabajo realizado por el gas durante un proceso isobárico:

A = p * ΔV,

donde A es el trabajo realizado por el gas, p es la presión del gas, ΔV es el cambio en el volumen del gas.

Sustituyendo los valores conocidos obtenemos:

A = 0,3 MPa * (7 dm^3 - 2 dm^3) = 1,5 MPa * dm^3.

Ahora es necesario determinar el incremento de la energía interna del gas. Según la primera ley de la termodinámica, el incremento de energía interna es igual a la diferencia entre el trabajo perfecto del gas y la cantidad de calor aportado:

ΔU = A - Q,

donde ΔU es el incremento de energía interna, Q es la cantidad de calor suministrada.

Según las condiciones del problema, el gas es ideal, por lo que se puede utilizar la ecuación de estado del gas ideal para determinar la temperatura del gas antes y después del proceso. Como la presión es constante, el volumen ha aumentado y la temperatura del gas también ha aumentado. De la ecuación de estado de un gas ideal se deduce:

pV = nRT,

donde n es la cantidad de sustancia gaseosa, R es la constante universal de los gases.

Como la cantidad de sustancia en el gas permanece sin cambios, podemos escribir:

p1V1/T1 = p2V2/T2,

donde p1 y T1 son la presión y temperatura del gas antes del proceso, p2 y T2 son la presión y temperatura del gas después del proceso.

Expresemos T1 y T2:

T1 = p1V1/(nR),

T2 = p2V2/(nR).

Sustituyendo los valores conocidos obtenemos:

T1 = 0,3 MPa * 2 dm^3/(nR),

T2 = 0,3 MPa * 7 dm^3/(nR).

La diferencia entre T2 y T1 será igual al incremento de temperatura del gas:

ΔT = T2 - T1 = 0,3 MPa * (7 dm^3 - 2 dm^3)/(nR) - 0,3 MPa * 2 dm^3/(nR).

La cantidad de calor suministrada ahora se puede determinar utilizando la ecuación de estado del gas ideal y la ecuación del cambio de energía interna. Para un gas ideal se cumplen las siguientes relaciones:

ΔU = Cv * ΔT,

Q = ΔU + A,

donde Cv es la capacidad calorífica molar a volumen constante.

La capacidad calorífica molar a volumen constante de un gas monoatómico es 3/2 * R, entonces:

ΔU = 3/2 * nR * ΔT,

Q = ΔU + A = 3/2 * nR * ΔT + 1,5 MPa * dm^3.

Sustituyendo los valores conocidos obtenemos:

ΔU = 3/2 * nR * [0,3 MPa * (7 dm^3 - 2 dm^3)/(nR) - 0,3 MPa * 2 dm^3/(nR)] = 3/2 * 0,3 MPa * 5 dm^3 = 2,25 MPa * dm^3,

Q = ΔU + A = 2,25 MPa * dm^3 + 1,5 MPa * dm^3 = 3,75 MPa * dm^3.

Por tanto, el trabajo perfecto del gas es 1,5 MPa * dm^3, el incremento de energía interna es 2,25 MPa * dm^3 y la cantidad de calor suministrada es 3,75 MPa * dm^3.

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