Answer:
(1) W = - 4293.3 J; Q = 4293.3 J
(2) W = 0 J; Q = - 1683.585 J
(3) Wt = -4293.3 J; Qt = 2609.72 J
Step-by-step explanation:
(1) ΔU = 0
⇒ Q = - W
⇒ W = - ∫PdV
∴P = nRT/V
⇒ W = - nRT ∫dV/V
⇒ W = - nRT Ln (Vf/Vi) = - nRT Ln(2Vi/Vi) = - nRT Ln(2)
⇒ W = - (2.5)(8.314)(298)(0.693) = - 4293.3 J
⇒ Q = 4293.3 J
(2) W = 0
⇒ ΔU = Q = Cv*ΔT
∴ ΔT = 244 - 298 = - 54K
∴ Cv = 1.5*R = 12.471 J/mol.K
⇒ Q = (12.471)*(- 54)*(2.5) = - 1683.585 J
(3) ⇒ Wt = W(1) + W(2) = -4293.3 + 0 = - 4293.3 J
⇒ Qt = Q(1) + Q(2) = 4293.3 - 1683.585 = 2609.72 J