7. Un cilindro contiene oxígeno a una presión de 2 atm y 300 K. El volumen es de 4 L.
Suponga que el O2 se puede tratar como gas ideal, y que se somete a los siguientes
procesos:
i. Calentar a presión constante del estado inicial (estado 1) al estado 2, donde
T = 450 K.
ii. Enfriar a volumen constante a 250 K (estado 3).
iii. Comprimir a temperatura constante a un volumen de 4.00 L (estado 4).
iv. Calentar a volumen constante a 300 K, regresando el sistema al estado 1.

Respuesta :

Respuesta:

Explicación:

Para resolver este problema, utilizaremos las leyes de los gases ideales y las relaciones de los procesos termodinámicos. Aquí está la solución de forma resumida:

Proceso i (Calentamiento a presión constante):

Utilizamos la ley de Gay-Lussac para gases ideales:

1

1

=

2

2

T

1

P

1

=

T

2

P

2

Con

1

=

2

atm

P

1

=2atm,

1

=

300

K

T

1

=300K y

2

=

450

K

T

2

=450K, encontramos

2

=

2

×

450

300

=

3

atm

P

2

=

300

2×450

=3atm.

Proceso ii (Enfriamiento a volumen constante):

Utilizamos la ley de Charles para gases ideales:

1

1

=

3

3

T

1

V

1

=

T

3

V

3

Dado que

1

=

3

=

4

L

V

1

=V

3

=4L y

1

=

300

K

T

1

=300K, y se enfría a

3

=

250

K

T

3

=250K, no hay cambio en el volumen.

Proceso iii (Compresión a temperatura constante):

Dado que la temperatura se mantiene constante a

3

=

250

K

T

3

=250K y se comprime a

4

=

4.00

L

V

4

=4.00L, no hay cambio en la temperatura.

Proceso iv (Calentamiento a volumen constante hasta el estado inicial):

Dado que el volumen se mantiene constante a

4

=

4.00

L

V

4

=4.00L y se calienta a

1

=

300

K

T

1

=300K, no hay cambio en el volumen.

Por lo tanto, el sistema regresa al estado inicial (estado 1) con las mismas condiciones iniciales.

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