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• Mariana Rosales

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“AÑO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMATICO”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

FACULTAD DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

Ejercicios

₪ CATEDRÁTICA: ₪ ASIGNATURA: FISICOQUIMICA ₪ ESTUDIANTES: ₪ SEMESTRE:

CUARTO

Huancayo - 2014

FISICOQUIMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias

PRI MER A LEY DE LA TER MOD INA MIC A

ING. Cesar Limas Amorin

FISICOQUIMICA

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias 1) Una muestra de gas ideal se expande al doble de su volumen original de 1 m3

en un proceso cuasi cuántico para el cual

P=α V 2

con

α =5 atm/m6 , como se en la figura 1. ¿Cuánto trabajo es realizado sobre el gas en expansión? Datos: V 1=1 m3 V 2=2 m3 α =5 atm/m6

W =PV Hallando la presión: P=α V 2 P=5 atm /m6 ( 1 m3 )

2

P=5 atm W =5 atm× 1m3=5 m3 ×atm P=5 atm /m6 ( 2 m3 )

2

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias P=20 atm W =20 atm× 2 m3=40 m3 × atm

W =W 1−W 2

W =40 m3 × atm−5 m 3 × atm=35 m3 ×atm Si:

1atm=101325 Pa

W =35 m3 ×1 atm ×

101325 Pa =3546375 J =3,55 MJ 1 atm

2) Determine el trabajo realizado sobre el fluido que se expande desde “i” hasta “f” como se indica en la figura b) ¿Qué pasaría si? ¿Cuánto trabajo es realizado sobre el fluido si se comprime de “f” hasta “i” a lo largo de la misma trayectoria?

P vs V

P(Pa)x106

7

i

6 5 4 3 2 1 0

1

2

SOLUCION: 

Proc Isobárico (P= 6 x 106)Pa

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3

4 V (m3)

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias V1=1 V2=2

PV =nRT

T1=

(6 x 106 Pa)(1 m 3) Pa . m3 1 mol x 8.31 mol K

T 1 =722021.66 K V 1 V2 = T1 T 2 1 2 = 722021.66 T 2 T 2 =1444043.32 K W 1=( 6 x 106 Pa ) ( 2−1 ) m3 6

W 1=6 x 10 J



Proc. Isotérmico

W 2=nRT ln

V3 V2

W 2=1 mol x 8.31

Pa. m3 3 (1444043.32 K ) ln mol K 2

6

W 2=4.8 x 10 J



Proc. Isocórico

W 3=O W TOTAL=W 1+W 2+ W 3 6

W TOTAL=10.8 x 10 J =10.8 MJ b) Si el trabajo se comprime va ser igual el valor solo cambia el

signo -10.8 MJ 3) La capacidad calorífica molar del agua en el intervalo 25 a 100 °C es C p . m . =75. 48 J K −1 mol−1 ¿Cuánto calor debe suministrarse a 1kg de agua.

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias Inicialmente a 25°C para llevarlo a su punto de ebullición a presión atmosférica?. SOLUCIÓN:



C p . m . =75.48 J K −1 mol−1



m=1 kg=103 g

Q=nCp(T 2−T 1) Q=

103 75.48(373−298) 18

Q=314.5 KJ

4) Una mol de vapor de agua a 373 K se enfría a 283K. el calor entregado por el vapor del agua que se enfría, lo absorben 10 moles de un gas ideal, haciendo que el gas se expanda a una temperatura constante de 273 k. si el volumen final del gas ideal es de 20 l. determine su volumen inicial y el trabajo realizado por el gas. Solución:

Absorbe:

a) V1=? L V2= 20 L b) (W gas)T =? KJ c)

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias Q L= � v . n

� v= Q/n

5) Un mol de gas ideal se calienta lentamente de modo que del estado PV ( Pi ; V i ¿

a ( 3 Pi; 3 V i ¿

en forma tal que la presión es directamente

proporcional al volumen.

a) ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas en el proceso?

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias W =P 2 V 2−P1 V 1 W =3 Pi (3 V i )−Pi V i W =9 P i V i−Pi V i W =8 P i V i

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Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias b) ¿Cómo está relacionada la temperatura del gas con su volumen durante el proceso? Sabemos que:

PV =k cuando T 1=T 2

→W =P2 V 2−P1 V 1=0 Pero en este caso :

T 1 ≠T 2 ademásT 1