PROBLEMAS TERMODINAMICA: PRIMERA LEY
1. En la compresión isotérmica reversible de 52,0 mmoles de un gas ideal a 260 K. se reduce el volumen del gas a un tercio de su valor inicial. Calcular w, w' y q para este pro ceso . 2. Una muestra de metano de masa 4,50 g tiene un volumen de 12,7 dm 3 a 310 K. Se expande isotérmicamente contra una presión externa constante de 200 mmHg hasta que su volumen aumenta en 3,3 dm 3. Suponga que el metano se comporta como gas ideal y calcule w, q y ∆U para este proceso. Determinar Determinar estas estas magnitudes para el mismo cambio de estado efectuado por medio de un proceso reversible. 3. A diferencia diferencia de los gases, los líquidos son difíciles difíciles de comprimir. Una Una determinada muestra líquida líquida tiene un 3
volumen de 0,450 dm a O °C y 1 atm, observándose sólo una disminución de un 0,67 % de su volumen cuando la muestra se somete a una compresión isotérmica a presión externa constante de 95 atm. Calcular w. 4. Al calentar 3,0 moles de 0 2 (g) a una presión constante de 3,25 atm, la temperatura aumenta de 260 K a 285 K. Supóngase que el oxígeno es un gas ideal y calcular q, ∆H y ∆U para este cambio cambio de estado. 5. 5,0 moles de NH 3
(g)
a 375 K absorben 4,89 kJ de calor en un proceso a presión presión constante. ¿Cuál es la
temperatura final ? 6. La temperatura de tres moles de un gas ideal aumenta en 2,55 K. al ser calentado a presión constante por la absorción de 229 J de calor. Calcular C p,m y Cv,m para el gas. 7. El segundo coeficiente del virial. B, para Kr a 373 K es -28,7 cm 3 mol-l. Una muestra de 70 mmoles de Kr se 3
3
expande reversible e isotérmicamente a 373 K, aumentando aumentando su volumen volumen de 5,25 cm a 6,79 cm . Con este cambio de estado, la energía interna aumenta en 83,5 J. Utilizar la expansión del virial hasta el segundo coeficiente, para calcular w, q y ∆H para el cambio de estado. 3
8. Dos moles de CO 2 que ocupan un volumen fijo de 15,0 dm absorben 2,35 kJ en forma de calor. En consecuencia, la temperatura del gas aumenta de 300 K a 341 K. Supóngase que el CO 2 obedece la ecuación de estado de Van der Waals y calcular w, ∆U y ∆H . 9. En un proceso a presión constante se enfrían 25 g de un líquido desde 290 K a 275 K, por medio de la extracción de 1200 J de calor. Calcular q, ∆H y un y un valor aproximado para C p. 10. Se evaporan evaporan a 250 K y a una presión constante de 750 mmHg, 0,5 moles de un líquido cuyo calor de vaporización molar es 26,0 kJ.mol
-l
. Supóngase que el vapor se rige por la ley de los gases ideales y calcular q, w,
∆U y ∆H. ∆H. 3
11. Cuatro moles de O 2 que originalmente se encuentran confinados en un volumen de 20 dm a 270 K, sufren una expansión adiabática contra una presión constante de 600 mmHg hasta que el volu men se triplica. Supóngase que el O2 obedece la ley de gases ideales y calcular q, ∆T, ∆U y ∆H. 12. Tres moles de un gas ideal a 200 K y 2.00 atm de presión sufren una compresión adiabática reversible hasta que -1
la temperatura alcanza un valor de 250 K. Para el gas, C V,m es 27,5 J.K.mol en este rango de temperatura. Calcular q, w, ∆U, ∆H, el volumen final y la presión fina l. 13. Una muestra consistente en un mol de un gas monoatómico ideal, con una capacidad calorífica a presión constante de 20,8 J K
-1
, se encuentra inicialmente a una presión de 3,25 atm a 310 K. Sufre una expansión
adiabática reversible hasta que su presión alcanza un valor de 2,50 atm. Calcular el volumen final, la temperatura final y w.
