Fisicoquimica TRABAJO Y CALOR

Explique el término función de estado. ¿Cuáles de las siguientes los son? P,V,T,w,q.

Es cuando se altera el estado del sistema, y no de cómo se efectué el cambio.

Funciones de estado son: P, V y T

¿Qué es calor? ¿En qué difieren calor y energía térmica? ¿Bajo qué condición el calor se transfiere de un sistema a otro?

Calor: Proceso en que se transfiere energía de un sistema a otro, como resultado de una diferencia de temperaturas entre ellos.

Energía térmica: Es la energía liberada en forma de calor, obtenida de la naturaleza

Bajo en que un cuerpo tenga mayor temperatura que un otro.

Una muestra de 7.24 g de etano ocupa 4.65L a 294 K.

Calcule el trabajo efectuado, cuando el gas se expande isotérmicamente contra una presión externa constante de 0.500 atm hasta que el volumen es 6.87 L.

Datos

m1= 7.24 g

V1= 4.65 L

T1= 294 K

P= 0.500 atm

V2= 6.87 L

Calcule el trabajo efectuado si la misma expansión es reversible.

w=-nRTln V_2/V_1

w=-(7.24 g)/(30.07 g⁄mol) 0.082 (atm.L)/(mol.K)×294 K×ln (6.87 L)/(4.65 L)

w=-229.69 J

Una fuerza de 85 newtons comprime isotérmicamente un gas ideal que actúa a lo largo de 0.24 metros. Calcule los valores de ∆U y de q.

Datos

F= 85 N

h= 0.24 m

∆T=0

∆U=?

q=?

Un gas ideal se comprime isotérmicamente desde 2 atm y 2 L y 1 L. Calcule los valores de ∆U y ∆H, si el proceso se hace en forma.

Reversible

Irreversible

En un proceso isotérmico, no hay cambio de temperatura. La energía interna y entalpia de un gas ideal únicamente de la temperatura, no de la presión ni del volumen.

Considere un proceso cíclico donde interviene un gas. Si la presión del gas varia durante el proceso, pero al final regresa al valor inicial. ¿Es correcto escribir ∆H=q_p.

No, no es correcto. La ecuación de H aplica solo para un proceso isobárico y en el contexto del problema menciona que la presión del gas varía por lo tanto puede tomar diferentes valores a lo largo del proceso.

Un trozo de cobre metálico de 6.22 kg se calienta desde 20.5°C hasta 324.3°C. Si el calor específico del Cu es de 0.385 Jg-1°C-1. Calcule el calor que absorbió el metal.

Datos

m= 6.22 kg ≅ 6220 g

T1= 20.5°C

T2= 324.3°C

S= 0.385 J.g-1. °C-1

q=m×s×∆T

q=6220 g×0.385 J/(g×°C)×(324.3-20.5)°C

q=727509.86 J≅727.51 KJ

El diagrama siguiente representa los cambios P-V de un gas. Escriba la ecuación del trabajo total efectuado.

Proceso Isovolumétrico 1→2

V_1=V_2

w=∫_1^2▒P∂V

w=0

Proceso Isobárico 2→3

w=∫_2^3▒〖P_2 ∂V〗

w=P_2 (V_2-V_1)

Proceso Isovolumétrico 3→4

V_1=V_2

w=∫_3^4▒P∂V

w=0

Proceso Isobárico 4→5

w=∫_4^5▒〖P_3 ∂V〗

w=P_3 (V_3-V_2)

w_T=w_(1→2)+w_(2→3)+w_(3→4)+w_(4→5)

w_T=w_(2→3)+w_(4→5)

w_T=P_2 (V_2-V_1 )+P_3 (V_3-V_2)

Calcule los valores de q, w, ∆U y ∆H en la expansión adiabática reversible de 1mol de un gas ideal monoatómico, de 5.00 m3 a 25 m3. La temperatura inicial del gas es de 296 K.

Datos

V1= 5 m3

V2= 25 m3

n= 1 mol

T1= 296 K

γ=5/3

q= ?

w= ?

∆U= ?

∆H= ?

q=0 Porque no hay intercambio de energía

calórica con ningún otro cuerpo.

∆U=w+q

∆U= -P∆V → P=nRT/V → ∆U=C ̅_V (T_2-T_1)

P_1=(nRT_1)/V_1 =(1 mol×8.314 (Pa.m^3)/(k.mol)×296 K)/(5m^3 )

P_1=492.19 Pa

P_1×〖V_1〗^γ=P_2×〖V_2〗^γ Cuando la temperatura no es constante.

P_2=492.19 Pa((5 m^3)/(25 m^3 ))^(5/3)

P_2= 33.66 Pa

T_2=(33.66 Pa×25m^3)/(1mol×8.314 (Pa.m^3)/(mol.k))= 101.23 K

∆U=w=C ̅_V (T_2-T_1)

∆U=w=12.47 〖J.K〗^(-1).〖mol〗^(-1)×1mol×(101.23-296)K

∆U=w=-2428.782 J ≅-2.428 KJ

∆H=C ̅_p (T_2-T_1 )

∆U=20.785 〖J.K〗^(-1).〖mol〗^(-1)×1mol×(101.23-296)K

∆U= -4048.29 J ≅ -4.048 KJ

Una cantidad de 0.27 mol de neón esta confinada en un recipiente a 2.50 atm y 298 K, y se deja expandir adiabáticamente bajo dos condiciones diferentes:

Reversiblemente de 1.00 atm

Contra una presión constante de 1.00 atm.

Calcule la temperatura final de cada caso.

Datos

n= 0.27 mol

P1= 2.50 atm

T1= 298 K

T2= ?

P2= 1 atm

Calcule el trabajo necesario para comprimir el aire en un cilindro de compresor de aire de una presión de 100kPa a 2000 kPa. El volumen inicial es 1000 cm3. Debe suponerse un proceso isotérmico.

Datos

P1= 100 KPa

P2= 2000 KPa

V1= 1000 cm3

T= constante

P_1×V_1=P_2×V_2=T cte

V_2=(100 KPa ×1000 〖cm〗^3)/(2000 KPa)

V_2=50〖cm〗^3

P×V=C

C=100 Kpa×1x〖10〗^(-3) m^3

C=0.1 KJ

w=∫_1^2▒PδV

w= ∫_1^2▒〖C/V×∂V〗

w=C∫_1^2▒∂V/V

w=0.1 KJ×ln⁡V 2¦1

w=0.1KJ×ln⁡〖V_2 〗-0.1KJ×ln⁡〖V_1 〗

w=0.1 KJ×ln⁡〖(50 〖cm〗^3)/(1000 〖cm〗^3 )〗

w= -0.299 KJ≅-299.57 J

Un hombre que pesa 180 lbf está empujando un carrito que pesa 100 lbf con su contenido, hacia arriba de una rampa que

...