Trimestre 08-P Fisicoquímica 1

Trimestre 08-P

Fisicoquímica 1

Tarea 6 (Entregar el lunes 18 de agosto):

Factores de conversión:

Volumen: 1 l (litro) = 1 dm3 = 10-3 m3

Presión: 1 atm = 760 Torr = 1.01325x105 Pa

Constante universal de los gases: R = 8.31441 Pa m3 K-1mol-1 = 8.31441 JK-1mol-1=0.082054 atm l mol-1k-1

1. Una máquina térmica funciona entre 210º C y 35º C. Calcule la cantidad mínima de calor que debe retirarse de la fuente de calor para obtener 2000 J de trabajo.

2. El motor de un automóvil de 1200 kg de peso está diseñado para trabajar con octano (C8H18), cuya entalpía de combustión es de 5510 kJmol-1. Si el automóvil sube por una pendiente, calcule la altura máxima (en metros) que alcanza el automóvil con 1.0 galón de gasolina. Suponga que la temperatura de los cilindros del motor es de 2200º C, y que la temperatura de salida es de 760º C; pase por alto todas las formas de fricción. La masa de 1 galón de combustible es de 3.1 kg. [Sugerencia: el trabajo que se efectúa para mover el vehículo en una distancia vertical es mgh, donde m es la masa del automóvil (en este caso la masa del motor), en kg, g es la aceleración de la gravedad (9.81 m s-2 ) y h la altura, en metros. Considere al motor del automóvil como una máquina térmica ideal].

3. ¿Cuál es la eficiencia máxima posible de una máquina térmica conectada a una reserva de agua hirviendo bajo presión a 125º C y una reserva fría a 25º C?

4. a) El helio líquido ebulle a unos 4 K y el hidrógeno líquido ebulle a unos 20 K ¿Cuál es la eficiencia de una máquina reversible que opera entre dos reservas a estas temperaturas?

b) Si queremos la misma eficiencia que en a) para una máquina con una reserva fría a temperatura ambiente, 300 k, ¿cuál debe de ser la temperatura de la reserva caliente?.

5. La temperatura de un mol de un gas ideal aumenta de 100 K a 300 K; [pic 1]. a) Calcúlese ΔS si el volumen es constante. b) Calcúlese ΔS si la presión es constante. c) ¿Cuál sería el valor de ΔS si se utilizaran tres moles en lugar de un mol?

6. Un sólido monoatómico tiene una capacidad calorífica [pic 2]. Calcúlese el aumento de la entropía de un mol de este sólido si la temperatura aumenta, a presión constante, de 300 K a 500 K.

7. Un mol de gas ideal se expande isotérmicamente hasta duplicar su volumen inicial. a) Calcúlese ΔS. b) ¿Cuál sería el valor de ΔS si se duplica isotérmicamente el volumen de cinco moles de un gas ideal?

8. Un mol de monóxido de carbono se transforma de 25º C y 5 atm a 125º C y 2 atm. Si [pic 3], calcúlese ΔS. Supongase que el gas se comporta como gas ideal.

9. Un mol de un gas ideal, [pic 4],  se transforma de 0o C y 2 atm a -40º C y 0.4 atm. Calcúlese ΔS para este cambio de estado.

10. Un mol de gas ideal, inicialmente a 25º C y 1 atm, se transforma a 40º C y 0.5 atm. En la transformación se producen 300 J de trabajo en el entorno. Si  [pic 5], calcúlense Q, ΔU, ΔH, y ΔS.

10. Un mol de un gas de van der Waals a 27º C se expande isotérmicamente y reversiblemente desde 0.02 m3 hasta 0.06 m3. Para el gas de van der Waals [pic 6], a=0.556 Pa m6 mol-2, b=64x10-6 m3 mol-1. Calcúlese el ΔS para la transformación.

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