Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Conservación de la energía. Zumdahl 10ed. Problema 6.40

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Un pistón realiza un trabajo de 210 L·atm sobre el entorno, mientras el cilindro en el que se encuentra se expande de 10. L a 25 L. Al mismo tiempo, se transfieren 45 J de calor desde el entorno al sistema. ¿Contra qué presión estaba trabajando el pistón?.

Etapa analítica

En este caso es solo elegir el procedimiento correcto que damos en la siguiente definición: Trabajo hecho por un cilindro de émbolo móvil.

Despejamos la presión del teorema anterior.

\[ -W = P\cdot\Delta V \tag{1}\]

\[ -\frac{W}{\Delta V} = P \tag{2}\]

\[ P=-\frac{W}{\Delta V} \tag{3}\]

La traducción a factor de conversión sería

\[ P=-\frac{-(trabajo) \, {\color{Purple} \textbf{atm L}}}{(vol.fin-vol.ini) \,{\color{Purple} \textbf{L}}} =(pres) \,{\color{Purple} \textbf{atm}} \tag{4}\]

Al sustituir tenga en cuenta que el pistón hace trabajo en el entorno y disminuye la energía interna por ende es un signo negativo. Nota. Dado que este algoritmo es tan sencillo no se notan las diferencias entre factores de conversión o teoremas, así que lo resolvemos solo por una ruta.

Teorema

\[ P=-\frac{-210 \, {\color{Purple} \textbf{atm L}}}{(25-10) \,{\color{Purple} \textbf{L}}} =14 \,{\color{Purple} \textbf{atm}} \tag{5}\]Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & DeCoste, D. J. (2018). Chemistry (10ª ed.). Cengage Learning