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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA


1. Calcular el trabajo necesario para comprimir un resorte de 1.0 cm si su constante de fuerza es 2.0 x 105 Nm-1. Qué trabajo debe efectuarse para estirar el resorte la misma cantidad. [W realizado por el sistema −10 j]


2. Un cuerpo de 1000 g cae libremente hacia una plataforma desde una altura de 10 m. Qué cantidad de calor se produce cuando el cuerpochoca con la plataforma. [Q = − 23.40 calo]


3. Calcular el trabajo realizado cuando 25 g de hierro se disuelve en ácido clorhídrico en: (a) en un recipiente cerrado, y (b) en un recipiente abierto a 25 oC. [−265 cal]


4. Si se tiene agua en ebullición a 100 oC y 1 atm, para el proceso de vaporización de un mol de agua cuyo calor latente de vaporización es de 539 cal/g, calcúlese los valoresde W y de U. [U = 8970 cal/mol]


5. Se calienta un mol de nitrógeno gaseoso de 0 oC hasta 110 oC, a una presión constante de 2 atm. Calcúlese:

a. El H del sistema, sabiendo que para el nitrógeno su calor específico a presión constante y promedio entre dichas temperaturas es de 0.224 cal/goC.
b. El U del sistema por el proceso de calentamiento.

[H = 750 cal; [U = 535 cal]


6. En lacompresión isotérmica y reversible de 24 dm3 de un gas ideal a 20 oC y 1 atm, hasta reducir el volumen a 2.40 dm3, calcúlese el trabajo, si:

a. Es un proceso irreversible
b. Es un proceso reversible.

[5.3 kcal; 1.34 kcal]


7. Para cierto gas las constantes de Van der Waals son a = 6.69 atml2/mol2 y b = 0.057 l/mol. Cuál será el trabajo máximo realizado en la expansión de 2.0 mol de gasdesde 4.0 hasta 40 litros a 300 K. [−2.64 kcal]


8. Un jefe de cocina quien, una mañana se encuentra que la estufa no funciona, decide hervir agua para café sacudiéndole en un termo. Suponga que el "chef" usa 560 cm3 de agua de la llave a 59 oF, y que el agua cae 35 cm en cada sacudida, ejecutando el "chef" 30 sacudidas por minuto. Despreciando cualquier pérdida de energía. Durante cuánto tiempoestará sacudiendo el frasco antes de que hierva el agua. [WHOMBRE = QAGUA, 2.4 días]


9. Cuando un sistema se lleva del estado i al estado f a lo largo de la trayectoria iaf, como se indica en la figura, se encuentra que Q = 50 J y W = 20 J. A lo largo de la trayectoria ibf, Q = 36 J. (a) Qué valor tiene W a lo largo de la trayectoria ibf. (b) Si W = 13 J para la trayectoria curva deregreso fbi, qué valor tiene Q en ésta trayectoria?, (c) Considere que Ui = 10 J, cuánto vale Uf ?, (d) Si Ub = 22 J, halle Q para el proceso bf (haga uso de los datos del literal c). a. − 6.0 J; b. − 43 J; c. 40 J; d. 18J]


10. Si CP para el oxígeno es 6.0954 + 3.2533 x 103 T  10.171 x 107 T2. Calcular Q, W, U y H para el cambio de estado:

a. P = constante, 100 oC a 300 oC.
b.V = constante, 100 oC a 300 oC.

[a. 1480 cal; − 397 cal; 1023 cal; 1480 cal. b. 1083 cal; 0 cal; 1083 cal; 1480 cal]


11. a) Determinar el número de calorías requeridas para elevar la temperatura de 10.5 gramos de CO2 en 12 oC a volumen constante y a presión constante. b) Calcular QV, QP, W, U y H en calorías (CP = 8.87 cal/gramogrado). [b. QV = U = 19.72 cal; QP = H =25.41 cal; W = 5.69 cal]


12. Una muestra de 0.3053 g de ácido benzoico se quemó en una bomba calorimétrica a volumen constante. En consecuencia, la temperatura del agua en la chaqueta interna subió de 24.42 oC a 26.47 oC. Si la capacidad calórica efectiva de la bomba más el agua es de 5672 J/K, calcule los valores de ∆U y ∆H de la combustión del ácido benzoico, en kJ/mol. {4 652 kJ/mol}


13.Dos litros de N2 a 0.0 oC y 6.0 atm se expanden isotérmicamente contra una presión constante de 1.0 atm, hasta que la presión sea también 1.0 atm. a) Calcular: Q, W, U y H. b) Si la expansión ocurre hasta la presión de 1.0 atm, calcular: Q, W, U y H. [a. 242 cal; − 242 cal; 0 cal; 0 cal. b. 520 cal; − 520 cal; 0 cal; 0 cal]


14. Un mol de un gas monoatómico ideal...