Se sitúan 15 L de gas ideal en un recipiente a 27 ºC. El recipiente cuenta con un pistón móvil libre de rozamiento. La presión en el eterior se mantiene constante a 75! mm"g. #etermina$ si se eleva la temperatura a 1%! ºC$ el traba&o realizado en el proceso. '(p)*+(p),+-+i/ '(p),+-+i/(%%%%1.77),20.115/)1!0(10.%0 '(p),+-+i/(%%%%1.77),20.115/) 1!0(10.%0 3 Se sitúan 15 L de gas ideal en un recipiente a 27 ºC. El recipiente cuenta con un pistón móvil libre de rozamiento. La presión en el eterior se mantiene constante a 75! mm"g. #etermina$ si se eleva la temperatura a 1%! ºC$ el calor trans-erido durante el mismo *4('6(*4'(2!01.7%510.%0(25.725 3 Cu8l ser8 la variación de entrop9a de un gas ideal monoatómico$ si la temperatura de un mol de :ste gas aumenta de 1!!;< a 0!!;<. Si el volumen es constante. ΔS =Cvln
T 2 T 1
*S( 0=2,2cal=mol; 2 atm de presión ?asta @!;C > !. atms. Cu8l ser9a la entrop9a para :ste : ste cambio de estado. ΔS =Cpln
T 2 T 1
− Rln
P 2 P 1
*S( 5=2 ,2 cal=mol; reversiblemente desde los 0!!;< > 1 atm de presión ?asta una presión de !.5 atms. Calcular '$ AE > *S. Como el proceso es reversible entonces *S ( ! ln B2 ( ln B1 1=Cp , *SlnD2=D1/ ln B2 (5.25 B2 (227.0;< *E ( Cv *B ( 0=2 , 2 cal=mol;
Calcular la eFciencia de una m8Guina t:rmica a la cual se le suministran 5. 1!H cal$ realizando un traba&o de .0 1!H7 Convertimos las calorias en 3oules$ ?aciendo este peGueIo -actor de conversión 1 Cal ( .153=Cal
(
8
Q 1=5,8 x 10 cal∗ 4,185
)
J 9 =2,427 x 10 J cal
7
e=
8,3 x 10 J 9
2,427 x 10 J
=0,034
e ( !$!0J1!! ( 0$1 4na muestra de 5! gr de cobre est8 a 25;C. Si 2!! & de energ9a se le agregan por calor$ Kcu8l es la temperatura Fnal del cobre ( mCAB Q 1200 J =62,0 º C ΔT = = T 0,05 kg ( 387 J / kg∗º C )
B2 ( ABB1 ( ,2$!25/ºC ( 7ºC "allar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1!! g de cobre desde 1! C ?asta 1!! C. ( mC,B- M Bo/ ( 1!! N !$!%0 N ,1!! M 1!/ ( 07 cal 4n recipiente de aluminio de 1!! g cu>o calor espec9Fco es de !$22 cal=g;C contiene 1!! g de agua a 2!;C. Si el recipiente se ubica sobre un ?ornillo$ determine la cantidad de calor Gue absorbe el sistema ?asta el momento Gue el agua alcanza una temperatura de !;C. al ( 1!! g O !$22 Pcal =,g O ºC/ Q O ,! ºC M 2! ºC/ ( 102! cal ag ( 1!! g O 1 Pcal =,g O ºC/ Q O ,! ºC M 2! ºC/ ( !!! cal En total$ para el sistema$ sonR 102! cal !!! cal ( 702! cal Se ?a e-ectuado una prueba para determinar la capacidad calor9Fca de un calor9metro$ introduciendo en :l 1!! cm0 de agua a %!ºC siendo la temperatura del calor9metro !ºC$ alcanz8ndose el eGuilibrio a 5ºC. KCu8l es la capacidad calor9Fca del calor9metro
K (T f −T c )=ma c a ( T a−T f ) → K =20
cal g ° C
Dara determinar el calor espec9Fco de un metal$ se introducen 5! g del mismo a 15ºCen un calor9metro &unto con 1!! cm0 de agua a %!ºC. El eGuilibrio se alcanza a 7!ºC. "allar el calor espec9Fco del metal.
m m c m ( T f −T m )= K (T a−T f )+ ma ( T a−T f )→ c m =0,873
cal g °C
4na mol de un gas monoatómico se lleva por un ciclo abca. El proceso ab es isot:rmico a !!< > el proceso ca es adiab8tico. "allar el traba&o total en el ciclo$ donde +a(1$ +b(2 > +c(1$51 W ab= nRTln
( )= ( V b V a
8,31 ) ( 400 ) ln 2 = 2304 J
W bc = p ( V c −V b ) =( 1662 ) ( 1,51 − 2 ) =−814 J W ca =−∆ U =−n C v ∆ T =−1222 J W total=268 J
Dara la -abricación industrial de 8cido n9trico$ la reacción de partida es la oidación del amoniacoR "0 ,g/ 5 T2 ,g/ U "2T ,g/ T ,g/. Calcular A"! reacción. #atosR A"!-,V3=mol/R "0R M$2W "2TR M21$W TR %!$ A" ( X npYA"-,prod/ M X nrYA"-,react/ ( Y,M21$ V3/ Y%!$ V3 M Y,M$2 V3/ A" ( M%!$ V3 Z partir de las energ9as de enlace ,Ee/ ,C@"/ ( 15$0 V3=molW ,Cl@Cl/ ( 20$ V3=molW ,C@Cl/ ( 027$ V3=molW > ,Cl@"/ ( 02$ V3=mol$ determinar la entalp9a normal de reacción del procesoR C",g/Cl2,g/ U C"0Cl,g/ "Cl,g/ A"! ( X Ee,enl. rotos/ M X Ee,enl. -ormados/ ( 1YEe,CM"/ 1YEe,ClMCl/ M 1YEe,CMCl/ M 1YEe,ClM"/ (
15$0 V3 20$ V3 M 027$ V3 M 02$ V3 ( M1!1$1 V3 Calcula el calor de -ormación a presión constante del metano ,g/ ,C"/ a partir de los calores de combustión del C ,s/$ "2 ,g/ > C" ,g/ cu>os valores son respectivamente @0%0$5$ @25$% > @%!$ V3=mol ,1/ C ,s/ T2 ,g/ U CT2 ,g/ W A" ( M0%0.5 V3 ,2/ "2 ,g/ [ T2 ,g/ U "2T ,l/ W A" ( M25$% V3 ,0/ C" ,g/ 2 T2 ,g/ U CT2 ,g/ 2 "2T ,l/W A" ( M%!$ V3 La reacción de -ormaciónR C,s/ 2 "2,g/ U C" ,g/ puede considerarse comoR ,1/ 2Y,2/ M ,0/ A" ( M0%0$5 V3/ 2Y,M25$% V3/ M ,M%!$ V3/ A"- ( M7$% V3=mol Calcular la temperatura de eGuilibrio ,A\! ( !/ para la reacciónR 2 ST0 ] 2 ST2 ,g/ T2 ,g/R #atosR A"!- ,V3=mol/R ST0R M0%5$W ST2R M2%$W S! ,3=molY
4n sistema realiza un traba&o de 15! 3 sobre el entorno > absorbe ! 3 de calor. "alla la variación de energ9a interna del sistema. A4 ( ' ( ! 3 ,M15! 3/ ( M7! 3 _ntroducimos dos gases en un recipiente a presión constante. Zl producirse la reacción entre ambos se liberan 15 V3$ al tiempo Gue se realiza un traba&o del entorno sobre el sistema de 1!! V3. KCu8nto variar8 la energ9a interna > la entalp9a del sistema A" ( D ( M15 V3 A4 ( ' ( A" ' ( M15 V3 1!! V3 ( M5 V3 4n gas ideal est8 encerrado en un cilindro con un :mbolo movible sobre :l. El :mbolo tiene una masa de !!! gr. > un 8rea de 5 cm2 > est8 libre para subir > ba&ar$ manteniendo constante la presión del gas. KCu8nto traba&o se realiza sobre el gas cuando la temperatura de !.2 mol del gas se eleva de 2!;C a 0!!;C W =− P ∆ V =− P
( )
nR ( T −T ! )=−nR ∆ T =−( 0,200 ) ( 8,314 ) ( 280 )=−466 J P
4n gas se comprime a una presión constante de !. atm de % L a 2 L. En el proceso$ !!3 de energ9a salen del gas por calor. ,a/ KCu8l es el traba&o realizado sobre el gas ,b/ KCu8l el cambio en su energ9a interna 5
−3
3
W =− P ∆ V =−( 0,800 atm )(−7,00 " )( 1,013∗10 Pa / atm )( 10 m / " )=567 J
∫ ¿=Q + W =−400 J + 567 J =167 J ∆ #¿
