ΔU=-37.7 kJ; t=76.99 ^oC

a) En primer lugar vamos a pasar todo a las mismas unidades. El calor será, teniendo en cuenta que 1 kcal=1 kJ:

Q=15 kcal=62.7 kJ

Así pues se realiza un trabajo sobre el sistema de 25 kJ y se extraen de él 62.7 kJ. El primer principio de la Termodinámica nos dice:

Q=ΔU+W ⇒ ΔU=Q-W=25-62.7=-37.7 kJ

ΔU=-37.7 kJ

La variación neta de energía interna es negativa debido a que se elimina más energía en forma de calor de la que se aporta en forma de trabajo.

b) El calor cedido por el sistema debe ser igual al absorbido por el mismo. Llamaremos t a la temperatura final. El calor cedido se deberá a que el agua se enfría de 80ºC a la temperatura t y a que se aportan 25 kJ, mientras que el calor absorbido serán únicamente los 62.7 kJ que se extraen del sistema. Entonces:

Q_agua+Q=W ⇒ m_aguac_aguaΔt_agua+Q=W
3 · 4.18(80-t)+25=62.7 ⇒ 1003.2-12.54t+25=62.7

965.5=12.54t ⇒

t=76.99 ^oC