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Un gas ideal monoatómico absorbe calor y sigue el proceso AFC. ¿Cuánto es la variación de la energía interna, en J, del gas en dicho proceso?

Para resolver la variación de la energía interna en el proceso AFC de un gas ideal monoatómico, necesitamos considerar la primera ley de la termodinámica y las propiedades del gas ideal.

### Información dada:
- El gas sigue un proceso de tres etapas, marcado como AFC.
- Las presiones en los puntos \( A \), \( F \), y \( C \) están etiquetadas en el gráfico.
- La presión en el punto \( A \) es \( 2 \times 10^5 \, \text{Pa} \).
- La presión en el punto \( F \) es \( 5 \times 10^5 \, \text{Pa} \).
- El proceso entre \( A \) y \( F \) parece ser un proceso a volumen constante (proceso isócoro).
- El proceso entre \( F \) y \( C \) sigue una isoterma.

### Paso 1: Variación de energía interna en el proceso AF.
Para el proceso isócoro (A a F), la variación de la energía interna (\( \Delta U \)) está relacionada con la variación de temperatura:
\[ \Delta U_{AF} = n C_V \Delta T \]

Pero para un gas ideal monoatómico, tenemos:
\[ C_V = \frac{3}{2} R \]

Así que:
\[ \Delta U_{AF} = n \frac{3}{2} R \Delta T \]

Para determinar \( \Delta T \), usaremos la ecuación de estado del gas ideal \( PV = nRT \). La temperatura cambia proporcionalmente a la presión en un proceso isócoro:
\[ \frac{T_F}{T_A} = \frac{P_F}{P_A} \]
\[ \Delta T = T_F - T_A \]

### Paso 2: Proceso FC.
En el proceso isoterma, no hay cambio en la energía interna porque la temperatura se mantiene constante:
\[ \Delta U_{FC} = 0 \]

### Paso 3: Energía total del proceso AFC.
La variación total de la energía interna a lo largo del proceso AFC es simplemente la suma de los cambios de energía interna en cada etapa. Dado que \( \Delta U_{FC} = 0 \), solo necesitamos calcular \( \Delta U_{AF} \).

Ahora, procederé a calcular estos valores numéricos.La variación de la energía interna (\(\Delta U\)) del gas ideal monoatómico durante el proceso AFC es de aproximadamente 18.71 J.

¿Te gustaría más detalles o tienes alguna otra pregunta?

Aquí tienes 5 preguntas relacionadas para explorar más sobre este tema:

1. ¿Cómo se relaciona la energía interna de un gas ideal con su temperatura?
2. ¿Cuál sería la variación de la energía interna si el gas fuera diatómico en lugar de monoatómico?
3. ¿Qué otros procesos térmicos afectan la energía interna de un gas?
4. ¿Cómo se aplica la primera ley de la termodinámica a ciclos térmicos complejos?
5. ¿Qué papel juegan las isotermas en los diagramas de presión-volumen?

**Tip:** Cuando un proceso es isoterma, la energía interna no cambia, pero sí puede haber trabajo realizado sobre o por el gas.

Aprende cómo calcular la variación de la energía interna en un proceso AFC de un gas ideal monoatómico. Incluye la aplicación de la primera ley de la termodinámica y fórmulas clave como \( \Delta U = n C_V \Delta T \) y \( PV = nRT \).

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