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Lab. de Fisicoquímica Volumen 1, Número 2

Enero 2016

Carrera de Ingeniería Industrial Temas: Termodinámica y termoquímica Problemas propuestos Lic. Javier Bernardo López A. Depto. de Química

1. Demuéstrese que en el proceso de calentamiento de un gas ideal se verifica E + (P2V2 -P1V1)= nCp(T2 - T1) 2. Dedúzcase una expresión matemática, comprendiendo solamente constantes y propiedades físicas medibles fácilmente, que exprese el trabajo hecho contra el exterior por un gas, que tienen la ecuación 2 de estado PV = nRT – n a/V, al expansionarse reversiblemente desde Vi a Vf a temperatura constante. 3. Un mol de un gas ideal monoatómico recorre el ciclo reversible indicado en la figura. Complete los espacios en blanco de los cuadros siguiente.

P (atm)

1,2 1 0,8 0,6 0,4

22,4; 1

44,8; 1

22,4; 0,5

44,8; 0,5

0,2 0 0

10

20

30

40

o

Etapa

P, atm

V, litros

T, K

1

1

24.4

300

2

1

48.8

_

3

0.5

48.8

_

50

V (litros)

Etapa

Naturaleza del proceso

1a2

Isobárico

2a3

Isocoro

3a1

Isotérmico

q, cal

w, cal

E, cal

H, cal

Total ciclo 4. Calcúlese el trabajo máximo que se puede obtener mediante a) la expansión isotérmica, y b) la expansión adiabática de 2 moles de nitrógeno, inicialmente a 25 oC, desde 10 litros a 50 litros. Se supondrá que el gas se comporta idealmente y asimismo que C V=(5/2)R.

Problemas de Laboratorio de Fisicoquímica

Lic. Bernardo López Arze

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Enero 2016

Continuación o

5. Calcúlese la temperatura final de 100 g de argón, inicialmente a 25 C, que experimentan una expansión adiabática reversible desde 10 litros a 50 litros. 6. El poder calorífico de los alimentos (en realidad la entalpía de combustión del alimento por unidad de masa) puede ser determinada midiendo el calor producido al quemarse una cantidad de muestra de alimento en una bomba calorimétrica a volumen constante. El calor desprendido en la combustión total de 1.00 g (3.00x10-3 moles) de una muestra de grasa de pollo en las condiciones de la bomba calorimétrica, es decir, a volumen constante, totalizó 10.000 cal a 37 oC. Calcúlese el poder calorífico (en cal g-1) de la grasa de pollo a 37 oC y presión constante; es decir, calcúlese la entalpía tipo de combustión de la grasa de pollo. La reacción puede representarse por la ecuación C20H32O2 (s) + 27 O2 (g)  20 CO2 (g) + 16 H2O (l) 7.

La entalpía tipo de combustión del naftaleno sólido ( C10H8 ) H 298 = -1231,6 kcal mol . Los productos de o o o la combustión son CO2 y H H . Calcúlese la entalpía tipo de formación del naftaleno a 25 C. o

-1

-1

o

8. La entalpía tipo de combustión de la piridina (l) es -664.95 kcal ml a 298.15 K. Calcúlese la entalpía tipo o de formación de la piridina a 298.15 K. 9. a) Calcúlese H y E a 25 C de la reacción 4NH3 (g) + 3O2 (g)  2N2 (g) + 6H2O (l). b) Calcúlese H a o 50 C de la reacción de a), suponiendo las siguientes capacidades caloríficas a presión constante: o

o

o

o

o

o

-1

-1

Substancia C P, cal K mol NH3 8.89 O2 6.97 N2 6.94 H2O (l) 18.02 10. Utilizando los valores de las entalpías de enlace que figuran en la tabla siguiente calcúlese H correspondiente a la isomerización del alcohol etílico en éter dimetílico: CH 3CH2OH (g)  CH3OCH3 (g)

2

2

11. dU = xy dx + x ydy

Valores empíricos de las entalpías de enlace a 25 oC Enlace H, Kcal mol -1 H-H 104 O-O 33 O-H 111 C-H 99 C-O 84 C-C 83 dW = (seny) dx + (sen x) dy

a) compruébese si dU y dW son diferenciales exactas o inexactas. b) En la diferencial que sea exacta, calcúlese la función (U o W) de la que es diferencial integrando según un camino conveniente. Indíquese en un diagrama el camino elegido.

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