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

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Calcula el cambio de energía interna para el siguiente caso: Un pistón se expande contra una presión de 1.00 atm desde 11.2 L hasta 29.1 L. En el proceso, se absorben 1037 J de calor.

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

\[ +1037 \,{\color{Purple} \textbf{J}} -1.00 \,{\color{Purple} \textbf{atm}}\times (29.1-11.2) \,{\color{Purple} \textbf{L}}\times\frac{101.3 \,{\color{Purple} \textbf{J}}}{1 \,{\color{Purple} \textbf{atm L}}}=-776 \,{\color{Purple} \textbf{J}} \tag{A.1}\]

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.

\[ \Delta U =(+1037 -1.00\times(29.1-11.2) \times 101.3 \,{\color{Purple} \textbf{J}}) =-776\,{\color{Purple} \textbf{J}}\tag{B.1}\]

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