1.    Un mol de un gas ideal se calienta lentamente de modo que pasa del estado (P₀, V₀) al estado (3P₀, 3V₀). Este cambio ocurre de tal manera que la presión del gas es directamente proporcional al volumen. A) ¿Cuánto trabajo se efectúa en el proceso?, b) ¿Cómo se relaciona la temperatura del gas con su volumen durante este proceso?

2.    Un gas se expande de I a F a lo largo de tres posibles trayectorias, como se indica en la figura. Calcule el trabajo en Joules realizado por el gas a lo largo de las trayectorias IAF, IF e IBF. (810 J, 506 J, 203 J)

3.    Gas en un recipiente está a una presión de 1,5 atm y un volumen de 4 m³. ¿Cuál es el trabajo efectuado por el gas si a) se expande a presión constante hasta el doble de su volumen inicial, b) se comprime a presión constante hasta un cuarto de su volumen inicial?

4.    Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El émbolo tiene una masa de 8000 gr y un área de 5 cm³, y se puede mover libremente hacia arriba y hacia abajo, manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se hace cuando la temperatura de 0,2 moles del gas se eleva de 20ºC a 300ºC? (466 J)

5.    Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en la parte superior. El émbolo tiene una masa m y un área A, y se puede mover libremente hacia arriba y hacia abajo, manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se hace cuando la temperatura de n moles del gas se eleva de T₁ a T₂?

6.    Una muestra de gas ideal se expande al doble de su volumen original de 1 m³ en un proceso cuasiestático para el cual P = a V², con a 5 atm/m⁶, como se muestra en la figura siguiente. ¿Cuánto trabajo fue hecho por el gas en expansión? (1,18 MJ)

7.    Un gas ideal a TPE (1 atm y 0ºC) se lleva por un proceso en el que el volumen se expande de 25 L a 80 L. Durante este proceso la presión varía inversamente a medida que el volumen se eleva al cuadrado. P = 0,5 aV^-2. a) Determine la constante a en unidades del sistema internacional (SI, MKS). b) Encuentre la presión y la temperatura finales, c) Determine una expresión general para el trabajo hecho por el gas durante este proceso, d) Calcule el trabajo real en Joules efectuado por el gas en este proceso.

8.    Un mol de gas ideal realiza 3000 J de trabajo sobre los alrededores conforme se expande isotérmicamente hasta una presión final de 1 atm y un volumen de 25 L. Determine a) el volumen inicial, y b) la temperatura del gas. (7,65 L; 305ºK)

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

9.     Un gas ideal se somete a proceso cíclico mostrado en la figura de A a B a C y de regreso a A. A) Dibuje un diagrama PV para este ciclo e identifique las etapas durante las cuales se absorbe calor y aquellas durante las cuales se emite calor, b) ¿Cuál es el resultado completo en función de U, Q y W?

10.    Un gas es comprimido a una presión constante de 0,8 atm de 9 L a 2 L. En el proceso, 400 J de energía térmica salen del gas. A) ¿Cuál es el trabajo efectuado por el gas?, b) ¿Cuál es el cambio en su energía interna? (-567 J; 167 J)

11.    Un sistema termodinámico experimenta un proceso en el cual su energía interna disminuye 500 J. Si al mismo tiempo se hacen 220 J de trabajo sobre el sistema, encuentre la energía térmica transferida a o desde él.

12.    Un gas se lleva a través del proceso cíclico descrito en la figura siguiente. A) Encuentre la energía térmica neta transferida al sistema durante un ciclo completo. B) Si se invierte el ciclo, es decir, el proceso se efectúa a lo largo de ACBA, ¿cuál es la energía térmica neta que se transfiere por el ciclo? (12 kJ; -12 kJ)

13.    Un sistema gaseoso sigue el proceso que se indica en la figura siguiente. De A a B, el proceso es adiabático, y de B a C es isobárico con 100 kJ de flujo de calor hacia el sistema. De C a D, el proceso es isotérmico y de D a A es isobárico con 150 kJ de flujo de calor hacia fuera del sistema. Determine la diferencia en la energía interna U_B – U_N.                               

14.    Cinco moles de un gas ideal se expanden isotérmicamente a 127ºC hasta cuatro veces su volumen inicial. Encuentre a) el trabajo hecho por el gas, y b) la energía térmica transferida al sistema, ambos en Joules. (23,1 Kj; 23,1 Kj)

15.    ¿Cuánto trabajo efectúa el vapor cuando 1 mol de agua a 100ºC hierve y se convierte en 1 mol de vapor a 100ºC y 1 atm de presión? Determine el cambio en la energía interna del vapor conforme se produce el cambio de estado. Considere al vapor como un gas ideal.

16.    Se calienta helio a presión constante de 273ºK a 373ºK. Si el gas realiza 20 J de trabajo durante el proceso, ¿cuál es la masa del helio? ( 0,0962 kg)

17.    Un mol de un gas ideal se calienta a presión constante de modo que su temperatura se triplica. Luego se calienta el gas a temperatura constante de manera que el volumen se triplica. Encuentre la razón entre el trabajo efectuado durante el proceso isotérmico y el realizado durante el proceso isobárico.

18.    Un gas ideal inicialmente a 300ºK se somete a una expansión isobárica a 2,5 kPa. Si el volumen aumenta de 1 m³ a 3 m³, y se transfieren al gas 12,5 kJ de energía térmica, calcule a) el cambio en su energía interna, y b) su temperatura final. (7,5 kJ; 900ºK)