Recordemos la expresión que nos permite calcular el trabajo de expansión a presión exterior constante:

\[ W = -P \cdot (V_f – V_i) \]- \( W \) es el trabajo realizado por la expansión del gas.
– \( P \) es la presión exterior constante.
– \( V_f \) es el volumen final del gas.
– \( V_i \) es el volumen inicial del gas.

Ahora sustituimos los valores dados en unidades del Sistema Internacional:

– \( V_i = 5 \, \text{L} = 5 \times 10^{-3} \, \text{m}^3 \)
– \( V_f = 2 \, \text{L} = 2 \times 10^{-3} \, \text{m}^3 \)
– \( P = 150 \, \text{kPa} = 150 \times 10^3 \, \text{Pa} \)

Sustituyendo estos valores en la expresión del trabajo, obtenemos:

\[ W = – (150 \times 10^3 \, \text{Pa}) \cdot ((2 \times 10^{-3} \, \text{m}^3) – (5 \times 10^{-3} \, \text{m}^3)) \]

\[ W = – (150 \times 10^3 \, \text{Pa}) \cdot (-3 \times 10^{-3} \, \text{m}^3) \]

\[ W = +450 \, \text{J} \]

Por lo tanto, el valor del trabajo de expansión es \( +450 \, \text{J} \).

El signo positivo indica que el trabajo se realiza sobre el sistema, lo que significa que la energía se está transfiriendo al sistema. En este caso, el gas está siendo comprimido, lo que requiere trabajo externo.

Este trabajo positivo aumenta la energía interna del sistema.

Cuando un gas se comprime, se realiza un trabajo sobre él, lo que aumenta su energía interna. Este aumento en la energía interna se manifiesta en forma de un aumento en la temperatura del gas. Por lo tanto, en este caso, el trabajo positivo realizado sobre el gas durante la compresión aumenta su energía interna y, en consecuencia, su temperatura.

Puedes ver un ejercicio resuelto en el que el proceso es al contrario y el gas sufre una expansión para entender qué sucede con el trabajo en ese caso