1r ciclo Expansión libre

[famaff]

Hola! Tenia una duda sobre el experimente de expansión libre.

En clases vi que si se realiza el experimento de expansión libre con un gas ideal se observaba que, al expandirse el gas hacia el compartimento del recipiente donde estaba vacío, el trabajo realizado por el gas era W=0 (pues como del otro lado esta vacío así que el gas no necesita hacer trabajo para expandirse).
También se veía que ΔQ=0 porque el recipiente que considerábamos estaba aislado de forma tal que no se intercambie calor y, por lo tanto, por primera ley ΔU=0. Además la temperatura del gas dentro del recipiente no se modificaba, se mantenía constante.

Mi duda es: si dentro del recipiente tuviéramos otro tipo de gas, que no sea ideal, que cumpla con otra ecuación de estado, como un gas de Van der Waals por ejemplo, sigue valiendo que W=0, ΔQ=0 verdad? Se me hace que eso es independiente de cual sea el tipo de gas encerrado.

Gracias por tu tiempo y por tu ayuda! Saludos, famaff.

[Richard R Richard]

Los gases reales experimentan un cambio de temperatura en la expansión libre, pero los ideales no.

https://es.wikipedia.org/wiki/Expansi%C3%B3n_libre

[famaff]

Pero sigue valiendo que ΔQ=0 y W=0? esa es mi pregunta

[Richard R Richard]

Entiendo que como el proceso es irreversible el trabajo puede ser nulo pero el calor no lo será ya que las paredes no son adiabaticas .

[famaff]

También se veía que ΔQ=0 porque el recipiente que considerábamos estaba aislado de forma tal que no se intercambie calor

El recipiente si es adiabático, lo que va a suceder, por lo que me dijiste, es que en el caso en el que el recipiente contenga otro tipo de gas, la temperatura no necesariamente se mantendrá constante.
Entonces, a mi criterio,si seguiría siendo valido que ΔQ=0 y W=0

[Richard R Richard]

El recipiente si es adiabático, lo que va a suceder, por lo que me dijiste, es que en el caso en el que el recipiente contenga otro tipo de gas, la temperatura no necesariamente se mantendrá constante.
Entonces, a mi criterio,si seguiría siendo valido que ΔQ=0 y W=0

Si ΔQ=0 y W=0 como podría ser $\Delta U\neq 0$ porque todo variación de energía interna es función exclusiva de la temperatura, entonces si ΔQ=0 y W=0 no se cumple el primer principio, lo que es imposible.
si aumenta la temperatura es porque toma calor de las moléculas del recipiente, así dejaría de ser adiabático.

[famaff]

Tengo un ejercicio particular en donde tengo una expansión libre con un gas de Van der Waals, entre un estado A $(T_0,V_0)$ y otro estado B $(T_B, 2V_0)$.

Me piden determinar el trabajo realizado por el gas, el calor absorbido por el gas y la variación de energía interna entre A y B. Una vez hecho eso debo encontrar $T_B$
Entonces yo propuse que $W_{AB }=0$ porque al expandirse, del otro lado del recipiente estaba vacío, y que $\Delta Q=0$, porque el enunciado me dice explícitamente que "el gas experimenta una expansión libre hasta ocupar un volumen final $V_B=2V_0$ sin intercambiar calor con el entorno."

De ahí, por primera ley tendría que $Q_{ AB}= W_{ AB}+\Delta U_{ AB}$ y por lo tanto $\Delta U_{ AB}=0$
Por otro lado, la expresión para la variación de energía interna de un gas de Van der Waals encontré que era
$U(T,V)=nc_vT- \frac{n^2a}{V} +U_0$
Con esa expresión y teniendo en cuenta las condiciones del sistema en los estados A y B, y que $\Delta U_{ AB}=0$ pude encontrar la expresión para $T_B$ en función de $T_0$ y $V_0$.

Pero leyendo tu comentario #5 me confundí un poco. Para el caso de Van der Waals, $U$ no es exclusivamente función de $T$, de hecho depende del volumen también.
Es exclusivamente función de la temperatura para el caso de un gas ideal. Entonces para que $\Delta U_{ AB}=0$ debe existir una relacion entre $T_0$ y $V_0$ tal que se cumpla la primera ley y estemos todos contentos.

[Richard R Richard]

Puede ser que me este equivocando, sobre las consecuencias de la adiabaticidad en los gases reales

te recomiendo estas entradas

https://www.famaf.unc.edu.ar/~gcas/t...es/node53.html
https://www.famaf.unc.edu.ar/~gcas/t...es/node54.html

[famaff]

Muchas gracias por tomarte el tiempo para leer el post y ayudarme! Saludos.