• Categories
• Ramas de la termodinámica
• Química
• Química física
• Física y matemáticas
• Física

Citation preview

4. 2 moles de un gas ideal triatómico, recorre un ciclo de Carnot reversible. Calcular Δ U, w, Δ H y ΔS para cada una de sus etapas, si V1 = 10 L, V2 = 30 L, t1 = 25°C y t3 = -50°C. DATOS -triatomico, ciclo de Carnot reversible (ideal) n=2mol T1 = 25°C = 259.15°K T3 = -50°C = 223.15°K SOLUCION: I. II. III. IV.

Expansión isotérmica reversible Expansión adiabática reversible Comprensión isotérmica reversible Comprensión adiabática reversible P/atm

V/L

T/°K

1

4.25

10

259.15

2

1.42

30

259.15

3

0.78

46.66

223.15

4

2.34

15.66

223.15

q/cal

I II III IV TOTAL

I) II)

w/cal

1131.42 0 -973.11 0 158.31

q=w=n.R.T.ln

u

1131.42 858.384 -973.11 -858.384 158.31

 V2    V1

=1131,42

=-w=n.Cv.(T3-T2) = -858.38

u

dq

T

/cal

0 -858.384 0 858.384 0

dq T

=n.R.ln

4.36 0 -4.36 0 0

 V2    V1

=4.36

T3 III)

q=w=n.R.

u

IV)

.ln

 V4    V3

dq T

= -973.11

=n.R.ln

 V4    V3

=-4.36

=-w= n.Cv.(T1-T4) =858.38

13. Un mol de un gas ideal monoatómico, inicialmente a un volumen V1= 5 L, presión P1 y temperatura T1 = 298 K experimenta los siguientes cambios reversibles: (A) Compresión isoterma a un volumen mitad, siendo los nuevos valores V2 = ½ V1, y P2. (B) enfriamiento a volumen constante, hasta que la presión vuelve a su valor original P1, siendo la temperatura final T2. Estos cambios se muestran esquemáticamente en la figura. Advierta que el proceso C, disminución de volumen a presión constante P1, es equivalente a la suma de las etapas A y B. a) Calcular P1, P2 y T2. También q, w, Δ u, Δ H y Δ S para A y B separadamente b) ¿Son los valores (sin considerar el signo) de Δ u, q y w para la etapa C, mayores, menores, o iguales que los valores de estas cantidades para la suma de las etapas A y B? A) Compresion isoterma. B) Enfriamiento isométrico. A B C

P/atm P1= 4.89 P2= 9.77 P1= 4.89 q/cal

A B TOTAL

-410,43 -443,86 -854,29

A) q=w= R.T.ln

B) q=

u

V/L 5 2,5 2,5 w/cal

-410,43 0 -410,43

 V2    V1

T/°K T1= 298 T1= 298 T2=149.08

u

dq

/cal

0 -443,86 -443,86

=-410,43

= Cv (T3-T2) = -443.86

T

/cal -1,38 4,13 -5,51

dq T dq T

= n.R.ln

= Cv.ln

 V2    V1  T3    T2

= -1,38

= -4.13

22. La presión de vapor del agua pura a una temperatura de 25°C es de 23,69 mm Hg. Una solución preparada con 5,5 g de glucosa en 50 g de agua tiene una presión de vapor de 23,42 mm Hg. Suponiendo que la Ley de Raoult es válida para esta solución, determine la masa molar de glucosa. DATOS: Agua (1) :

T=25°C

Glucosa (2) :

P1=23.69mmHg

P2= 23,42 mmHg

m2=5.5g

m1=50g

M1=18 g/mol

M2=?

SOLUCION:

P  X 2 .P1  P1   P2   X 2 .P1  23, 69mmHg  23.42mmHg  X 2 (23, 42mmHg ) X 2  0, 0114 m1  2,8mol M1 m2 5,5 g n2   M 2 M2 n1 

5,5 g 0, 0114 

5,5 g

M2

M2

 2,8mol



5,5 g .M 2 2,8mol.M 2 2  5,5 g.M 2

(2,8mol.M 2 2  5,5 g.M 2 ).0.0114  5,5 g.M 2 0, 03M 2 2  5, 4 M 2  0 M  180 g / mol

31. Se midió la presión osmótica de una solución acuosa de cierta proteína a fin de determinar su masa molar. La solución contenía 3,50 mg de proteína disueltos en agua suficiente para formar 500 mL de solución. Se encontró que la presión osmótica de la solución a 25 °C es 1,54 mmHg. Calcular la masa molar de la proteína. DATOS:

3,5 x103 g m=3,5 mg=

(proteína)

V=500 mL = 0,5 L



(solución)

2, 05 x10 3 atm a 25°C =1,54 mmHg =

M=? SOLUCION:

  MRT  2, 05 x10 3 atm  RT 0.082atm.mol 1 .L.k 1 x 298,15K n2 n M  8,385 x105 mol.L1   Lsolucion 0.5L M

m M 3 m 3,5 x10 g M   83,5 g / mol n 4,19 x105 mol

n  4,19 x10 5 mol 

40. En la siguiente reacción a 500ºC, se encuentra que en equilibrio hay 2 moles de CH2O, 0.5 moles de CO y 0.5 moles de H2 en un recipiente de 2 litros, ¿cuánto vale Kp? H2(g) + CO(g)



CH2O(g)

DATOS: T=500°C =773,15°K

H2(g) + CO(g)

V= 2 L

KP

aA +

nA =?

SOLUCION:

bB

 

nB =a=0,5mol

CH2O(g) cC

nc =b= 0,5mol

=c=2mol

a 0, 082atm.L.mol 1.K 1 (773,15K ) R.T  0,5mol  15,85atm V 2L b 0,5mol PB  R.T  .0, 082atm.L.mol 1.K 1 (773,15K )  15,85atm V 2L c 2mol Pc  R.T  .0, 082atm.L.mol 1.K 1 (773,15K )  63, 4 atm V 2L c P (63, 4atm) 2 KP  a c b   253, 6atm PA .PB (15,85atm)0,5 .(15,85atm)0,5 PA 

49. La siguiente reacción ocurre a 300 K y Kp = 0,25atm-1 H2(g) + N2(g)



N2H2(g)

Prediga hacia donde se desplaza el equilibrio si: a) Se disminuye la temperatura b) Se agrega H2 c) Se aumenta la presión total d) Se agrega N2H2. SOLUCION: a) Se desplaza hacia el producto ( b) Se desplaza hacia el producto (

 

c) Se desplaza hacia los reactivos ( d) Se desplaza hacia los reactivos (

) )

 

) )

Δ H° = -12,5 Kcal