Page 268 - Quimica - Undécima Edición

238 CAPÍTULO 6 Termoquímica

Ejemplo 6.1

Cierto gas se expande de un volumen de 2.0 L a 6.0 L a temperatura constante. Calcule el
trabajo realizado por el gas si la expansión ocurre: a) contra el vacío y b) contra una presión
constante de 1.2 atm.
Estrategia En este caso es útil un simple esquema de la situación:

El trabajo realizado durante la expansión de un gas es igual al producto de la presión externa
de oposición por el cambio de volumen. ¿Cuál es el factor de conversión entre L ? atm y J?

Solución
a) Debido a que la presión externa es cero, no se realiza trabajo durante la expansión
w 52P¢V
52(0)(6.0 2 2.0) L
5 0

b) La presión externa de oposición es de 1.2 atm, así

w 52P¢V
52(1.2 atm)(6.0 2 2.0) L
524.8 L ? atm

Para convertir las unidades en joules, escribimos

101.3 J
w 524.8 L ? atm 3
1 L ? atm
2
524.9 3 10 J
Verifi cación Debido a que se trata de una expansión de gas (el trabajo lo hace el sistema
sobre los alrededores), el trabajo realizado tiene un signo negativo.
Problemas similares: 6.15, 6.16.
Ejercicio de práctica Un gas se expande de 264 mL a 971 mL a temperatura constante.
Calcule el trabajo realizado por el gas (en joules) si se expande a) contra el vacío y b) contra
una presión constante de 4.00 atm.

Debido a que la temperatura se man- En el ejemplo 6.1 se muestra que el trabajo no es una función de estado. A pesar de
tiene constante, se puede utilizar la ley
de Boyle para mostrar que la presión que el estado inicial y fi nal es el mismo en los incisos a) y b), la cantidad de trabajo
fi nal es la misma en a) y en b). realizado es diferente porque las presiones externas de oposición son distintas. No podemos
escribir Dw 5 w f 2 w i para un cambio. El trabajo realizado no sólo depende de los esta-
dos inicial y fi nal, sino también de cómo se lleva a cabo el proceso.