Proceso cíclico triangular

Question

Actualmente estoy estudiando para mi examen de física y estoy tratando de entender los procesos cíclicos.

Existe el proceso cíclico:

Sabemos que es un gas ideal diatómico, y se conocen las siguientes variables para el sistema.

$$T_a = 200\,\mathrm K,\quad V_a = 1.0\,\mathrm m^3,\quad V_c = 3.0\,\mathrm m^3,\quad P_a = 2.5\,\mathrm{kPa},\quad P_b = 7.5\,\mathrm{kPa}$$

¿Cómo encuentro el crecimiento de la energía interna en el proceso $b \to c$ ?

Answer 1

El crecimiento de la energía interna o el cambio en la energía interna se puede determinar mediante las siguientes ecuaciones

$\Delta U = W + \Delta Q$ o $U = nc\Delta T$ siendo c el calor específico a volumen constante

Ahora, W es cero ya que el volumen no ha cambiado ( $W = \int P dV $ ), por lo que lo único que se necesita es determinar el cambio de energía térmica. La energía térmica añadida es igual a $nc\Delta T$ para un volumen constante, por lo que la primera ecuación se reduce a la segunda.

A partir de su información y $PV = nRT$ podemos determinar el número de moles en el punto a, y después la temperatura en b, lo que significa que podemos encontrar $n$ y $\Delta T$ , dejándonos sólo encontrar el calor específico a volumen constante para encontrar la energía interna.

Ahora, el calor específico a volumen constante para un gas ideal diatómico se puede determinar mediante la siguiente ecuación

$c = \frac{f}{2} R = 2.5R$ ya que un gas ideal diatómico tiene 5 grados de libertad.

Con el calor específico, el número de moles y el cambio de temperatura ( $c$ , $n$ y $\Delta T$ ), todo lo que hay que hacer es multiplicar estos términos (segunda ecuación) para obtener el crecimiento de la energía interna ( $U = nc\Delta T$ ).