Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Trabajo hecho por un pistón. Zumdahl 10ed. Problema 6.38.b

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Calcula el cambio de energía interna para el siguiente caso: Un pistón se comprime desde un volumen de 8.30 L a 2.80 L contra una presión constante de 1.90 atm. En el proceso, hay una ganancia de calor por parte del sistema de 350 J.

Etapa analítica

En este caso es solo elegir el procedimiento correcto que damos en la siguiente definición: Cambio de energía interna de un cilindro de pistón móvil.

Factor marcado

$$\pm(calor) \,{\color{Purple} \textbf{kJ}}-(pres.) \,{\color{Purple} \textbf{atm}}\times (vol.fin-vol.ini) \,{\color{Purple} \textbf{L}}\times\frac{101.3 \,{\color{Purple} \textbf{J}}}{1 \,{\color{Purple} \textbf{atm L}}}=\pm(E.int) \,{\color{Purple} \textbf{kJ}}\tag{A}$$

Modificamos la potencia del calor para expresar en kilojulios y modificamos

$$+350 \,{\color{Purple} \textbf{J}} -1.90 \,{\color{Purple} \textbf{atm}}\times (2.80-8.30) \,{\color{Purple} \textbf{L}}\times\frac{101.3 \,{\color{Purple} \textbf{J}}}{1 \,{\color{Purple} \textbf{atm L}}}=1409 \,{\color{Purple} \textbf{J}} \times \frac{1\,{\color{Purple} \textbf{kJ}}}{1000 \,{\color{Purple} \textbf{J}}}=1.41 \,{\color{Purple} \textbf{kJ}}\tag{A.1}$$

Teorema

$$\Delta U =\overset{\rightharpoonup }{Q}-P\cdot\Delta V \tag{B}$$

Sabemos que  atm L= 101.3 J. La conversión final a kilojulios se hace por movimiento de separador decimal.

$$\Delta U =(+350 -1.90\times(2.80-8.30) \times 101.3 \,{\color{Purple} \textbf{J}}) =1409\,{\color{Purple} \textbf{J}}=1.41\,{\color{Purple} \textbf{kJ}}\tag{B.1}$$

Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & DeCoste, D. J. (2018). Chemistry (10ª ed.). Cengage Learning.