Problema 3 · Fundamentos de Física UVIC 2019

Problema 3 (5 punts). Cicle termodinàmic d'un gas ideal

Un gas ideal monoatòmic es troba inicialment a les condicions $P_1 = 250\text{ kPa}$, $T_1 = 300\text{ K}$ i $V_1 = 2{,}5\text{ L}$. La substància descriu el cicle termodinàmic tancat de la figura següent:

Els processos són:

$1 \rightarrow 2$: escalfament a pressió constant fins a assolir el doble del volum original ($V_2 = 5{,}0\text{ L}$).

$2 \rightarrow 3$: refredament a volum constant fins a una pressió $P_3$.

$3 \rightarrow 1$: compressió adiabàtica reversible que retorna el gas al seu estat de partida.

Determineu:

a)

La temperatura final de l'etapa isòbara $T_2$ i la pressió assolida en acabar l'etapa isòcora $P_3$. [2 p]

b)

El treball d'expansió $W_{12}$ i el treball de compressió $W_{31}$. [1 p]

c)

Les quantitats de calor intercanviades amb l'entorn $Q_{12}$ i $Q_{23}$. [1 p]

d)

Les variacions d'energia interna $\Delta U_{12}$ i $\Delta U_{31}$. [1 p]