Ejercicios resueltos de variación de energía interna

La variación de energía interna es una medida de la cantidad de energía que se ha transferido a un sistema o que ha sido liberada por él. En muchos problemas termodinámicos, se necesita calcular la variación de energía interna del sistema. Para hacerlo, se utilizan fórmulas específicas que dependen de las condiciones del problema. En este conjunto de ejercicios resueltos, se presentarán diferentes situaciones en las que se debe calcular la variación de energía interna de un sistema y se proporcionará una solución detallada paso a paso para cada uno de ellos. Los ejercicios incluirán sistemas cerrados y abiertos, procesos adiabáticos y no adiabáticos, y cambios en la temperatura y la presión. Con estos ejercicios resueltos, se espera que los estudiantes puedan practicar y mejorar sus habilidades en el cálculo de la variación de energía interna en diferentes situaciones termodinámicas.

Obtén la variación de energía interna mediante cálculos precisos

La variación de energía interna es un concepto fundamental en termodinámica que se refiere a la cantidad de energía que un sistema gana o pierde durante un proceso. En este artículo vamos a explicar cómo calcular la variación de energía interna en diferentes situaciones a través de ejercicios resueltos.

Ejercicio 1:

Un gas ideal se encuentra en un recipiente de volumen constante y se le suministra 500 J de calor. ¿Cuál es la variación de energía interna del sistema?

Para resolver este ejercicio, debemos recordar que la variación de energía interna se define como la diferencia entre la energía interna final y la energía interna inicial del sistema. En este caso, como el volumen es constante, podemos utilizar la ecuación:

ΔU = Q

Donde ΔU es la variación de energía interna y Q es la cantidad de calor suministrada al sistema. Por lo tanto, la solución es:

ΔU = 500 J

Ejercicio 2:

Un gas ideal se expande adiabáticamente desde un volumen de 2 m³ hasta un volumen de 4 m³. Si la presión inicial del gas es de 2 atmósferas, ¿cuál es la variación de energía interna del sistema?

En este caso, debemos recordar que la expansión adiabática implica que no hay intercambio de calor con el entorno. Por lo tanto, la ecuación que debemos utilizar es:

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ΔU = -W

Donde ΔU es la variación de energía interna y W es el trabajo realizado por el sistema. En este caso, el trabajo se puede calcular utilizando la ecuación:

W = -PΔV

Donde P es la presión del gas y ΔV es el cambio de volumen. Por lo tanto, la solución es:

W = -2 atmósferas x (4 m³ – 2 m³) = -4 atm.m³

Y la variación de energía interna es:

ΔU = -(-4 atm.m³) = 4 atm.m³

Ejercicio 3:

Un sistema formado por un líquido y un gas se encuentra en equilibrio térmico con el entorno a una temperatura de 25°C. Si se añaden 100 J de calor al sistema y la temperatura final es de 30°C, ¿cuál es la variación de energía interna del sistema?

En este caso, debemos utilizar la ecuación:

ΔU = Q – W

Donde ΔU es la variación de energía interna, Q es la cantidad de calor suministrada al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema. En este caso, como el sistema es abierto y no hay cambios de volumen, el trabajo es igual a cero. Por lo tanto, la solución es:

ΔU = 100 J

En general, debemos recordar que la variación de energía interna se define como la diferencia entre la energía interna final y la energía interna inicial del sistema. Esperamos que estos ejercicios resueltos te hayan ayudado a comprender mejor este concepto fundamental en termodinámica.

¿Cómo cambiará la energía interna?

La energía interna de un sistema termodinámico puede cambiar de diversas maneras. En este artículo vamos a ver algunos ejercicios resueltos de variación de energía interna y cómo se produce esta variación.

La energía interna de un sistema puede cambiar debido a la transferencia de calor y al trabajo realizado por el sistema. La primera ley de la termodinámica establece que la variación de energía interna de un sistema es igual a la suma del calor transferido al sistema y el trabajo realizado por el sistema.

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En un sistema aislado, es decir, que no intercambia calor ni trabajo con su entorno, la variación de energía interna es igual a cero. En este caso, la energía interna del sistema permanece constante.

Si un sistema recibe calor, su energía interna aumenta. Por ejemplo, si un recipiente con gas recibe calor, la energía cinética de las partículas del gas aumenta, lo que se traduce en un aumento de la energía interna del sistema.

Por otro lado, si un sistema realiza trabajo, su energía interna disminuye. Por ejemplo, si un gas se expande contra una presión externa, realiza trabajo y su energía interna disminuye.

La variación de energía interna se puede calcular utilizando la primera ley de la termodinámica, que establece que la variación de energía interna es igual a la suma del calor transferido al sistema y el trabajo realizado por el sistema.

Con estos ejercicios resueltos de variación de energía interna podemos entender mejor cómo funciona esta ley de la termodinámica y cómo los sistemas termodinámicos pueden cambiar su energía interna.

Fórmula de energía interna: ¿cuál es?

La energía interna es una propiedad termodinámica que nos indica la energía total que poseen las moléculas de un sistema. Esta energía incluye la energía cinética y potencial de las moléculas, así como la energía asociada a las interacciones entre las moléculas. La energía interna es una magnitud escalar que se mide en julios (J).

La fórmula de la energía interna es:

U = Q + W

Donde U es la energía interna del sistema, Q es el calor transferido al sistema y W es el trabajo realizado sobre el sistema.

La energía interna de un sistema puede variar debido a la transferencia de calor y al trabajo realizado sobre el sistema. Si el sistema recibe calor, su energía interna aumenta. Si el sistema realiza trabajo sobre su entorno, su energía interna disminuye.

Para entender mejor cómo se aplica esta fórmula, veamos un ejemplo:

Supongamos que tenemos un sistema cerrado que consiste en un gas ideal contenido en un cilindro con un pistón móvil. Si aplicamos una fuerza sobre el pistón, realizamos trabajo sobre el sistema y su energía interna disminuye. Si, por otro lado, suministramos calor al gas, su energía interna aumentará. La variación de la energía interna del sistema se puede determinar utilizando la fórmula de la energía interna:

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ΔU = Q – W

Donde ΔU es la variación de la energía interna, Q es el calor transferido al sistema y W es el trabajo realizado sobre el sistema.

Modificación de la energía interna de un sistema: ¿Cómo se logra?

La energía interna de un sistema se refiere a la energía total que poseen sus moléculas y átomos. Esta energía puede ser modificada a través de diversos procesos.

Uno de los procesos más comunes es el intercambio de calor con el entorno. Si un sistema recibe calor del entorno, su energía interna aumentará, mientras que si pierde calor, su energía interna disminuirá.

Otro proceso es el trabajo realizado sobre el sistema o por el sistema. Si se realiza trabajo sobre el sistema, se aumenta su energía interna, mientras que si el sistema realiza trabajo, disminuye su energía interna.

Además, la energía interna puede ser modificada por reacciones químicas o nucleares. En una reacción exotérmica, por ejemplo, se libera energía y la energía interna del sistema disminuye, mientras que en una reacción endotérmica, se absorbe energía y la energía interna del sistema aumenta.

Es importante tener en cuenta estos procesos para comprender cómo se logran cambios en la energía interna de un sistema y su impacto en el comportamiento del mismo.

Con estos conocimientos, podemos resolver ejercicios que involucren la variación de la energía interna de un sistema, identificando los procesos implicados y calculando las cantidades de energía involucradas.

Comprender estos factores nos permite comprender mejor el comportamiento de los sistemas y resolver problemas relacionados con la variación de energía interna.

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