Calcular la energía interna y el trabajo. Ejemplo

en este vídeo haremos un ejemplo en donde calcularemos la energía interna y también calcularemos presión volumen y trabajo entonces sabemos que la presión externa es 1.01 por 10 a las 5 pascales y nuestro sistema es un globo digamos que es un globo que contiene argón inicialmente tenemos un volumen de 2.3 litros pero después el gas transfiere transfiere 485 jules de energía en forma de calor a los alrededores alrededores una vez que eso pasa el volumen final de nuestro sistema es de 2.05 litros y vamos a suponer que los moles de gas no cambian así que la pregunta que queremos responder es cuál es el valor de delta y cuál es el cambio de energía interna en nuestro sistema para resolver esto podemos usar la primera ley de la termodinámica que dice que el cambio de energía interna delta iv es igual al trabajo realizado más el calor transferido pero antes de sustituir los valores me gustaría que primero nos demos una idea de cuáles deben de ser los signos en cada cosa porque yo creo que eso es un poco confuso en este tipo de problemas entonces vamos a ver en este caso como nuestro sistema transfiere energía a los alrededores y no al revés q debe ser negativa porque cuando el sistema transfiere energía a los alrededores la energía interna disminuye por otro lado vamos a ver el trabajo como b 2 es menor a b1 es decir el volumen disminuyó eso significa que los alrededores tienen que hacer un trabajo sobre el globo para que el volumen disminuye entonces si los alrededores hicieron un trabajo en nuestro sistema ya interna aumenta y eso significa que aquí el trabajo realizado es positivo y miren también podemos calcular el trabajo porque sabemos que la presión externa es constante y el trabajo se puede calcular como presión externa por el cambio de volumen y ya conocemos esto ya conocemos la presión externa el volumen inicial y el volumen final entonces vamos a sustituir eso tenemos que delta y es igual a menos 485 jules ese es el calor y tiene un signo negativo porque el calor se transfiere a los alrededores por eso menos 485 jules menos aquí me faltó el signo negativo la presión externa es 1.0 1 por 10 a las 5 pascal es por el cambio de volumen que sería el volumen final es decir 2.0 5 litros - el volumen inicial que era de 2.30 litros y en este punto podríamos decir ok ya resolvimos todo y solo tenemos que calcular esto en la calculadora y si eso sería lo primero que haríamos generalmente pero hay algo muy importante que debemos revisar antes de obtener el resultado y hacer una fiesta y son las unidades miren el calor lo tenemos en jules y también queremos el cambio de energía interna en jules pero de este lado estamos calculando el trabajo y tenemos pascales a ver aquí tenemos jules y jules y aquí tenemos pascal es por litros entonces fíjense tenemos jules menos pascal es por litros y además tenemos que asegurarnos de que lo que sea que estamos calculando aquí en términos de trabajo también tenga jules como unidades porque si no estaremos restando dos cosas que no tienen las mismas unidades y eso es muy malo así que primero tenemos que hacer una conversión de unidades cómo hacemos que los pasteles por litro nos den jules la forma en la que yo lo hice fue pasando todo a las mismas unidades es decir si queremos jules que son unidades del sistema internacional podemos simplificar esto usando otras unidades del mismo sistema internacional por ejemplo un joule es igual a un kilogramo metro cuadrado por segundo al cuadrado entonces un joule es igual a un kilogramo metro cuadrado por al cuadrado mientras que un pascal los pascal es también son unidades utilizadas en el sistema internacional y si convertimos los pascales a kilogramos metros y segundos tenemos que un pascal es igual a un kilogramo por metro segundo al cuadrado ahora esto nos dice que necesitamos multiplicar esto por unidades de volumen y por lo que sea que lo multiplicamos nos debe de dar jules entonces lo que necesitamos hacer es convertir los litros a metros cúbicos si hacemos eso tendríamos todo en términos de kilogramos metros y segundos y así este metro se cancela con uno de estos y nos queda un kilogramo por metro al cuadrado entre segundo al cuadrado en ambos lados miren ya tenemos todo en términos de jules bueno aunque esta no es la única forma en la que podemos revisar que las unidades coincidan pudimos haberlas convertido en algo más pero en realidad sólo necesitamos estar seguros que todas las unidades que usemos en nuestra ecuación sean las mismas sobre todo si vamos a sumar o restar y por todo esto es que convertimos litros a metros cúbicos así ya tenemos todo en jules y nos queda menos 485 jules menos 1.01 por 10 a las 5 pascal es por menos 0.25 litros que es el cambio de volumen que al final resulta negativo porque el volumen disminuye y después vamos a agregar algo más para convertir los litros a metros cúbicos un litro es igual a 10 a la menos 3 metros cúbicos así se cancelan los litros y pascal es por metros cuadrados nos dan jules así que del tau el cambio de energía interna es igual a menos 485 jules y al sustituir esto en la calculadora para calcular el trabajo obtenemos más 25 puntos 25 jules y al sumar el calor y el trabajo obtenemos que el cambio de energía interna para este proceso es de menos 460 jules ok entonces los puntos clave a recordar en este tipo de problemas son revisar los signos para trabajo y calor y también verificar que todas las unidades sean las mismas