2Da Ley De La Entropia Ejercicios

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

ENTROPIA

I.-Generales

1.- Se pone en contacto un kilogramo de agua a 273 K con un foco calorífico a 373 K. Cuando el agua ha alcanzado la temperatura de 373K, ¿cuál será el cambio de entropía del agua, del foco calorífico y del universo.
Si se hubiese calentado el agua poniéndola primero en contacto con un foco a 323 K y después con otro a 373 K,¿Cuál habría sido el cambio de entropía del universo?
Explique como podría calentarse el agua de 273 K a 373 K sin ocasionar apenas cambio de entropía en el universo.

2.- Dos gramos de hielo a 0ºC se añade a 20g de agua en su punto de ebullición ¿Cual será la temperatura final y cual es la variación de la entropía del proceso? Asumir el calor latente de fusión del agua es de 80 cal/g y su calorespecífico es de 1 cal/g grado.

3.-Una bomba térmica ideal opera entre las temperaturas de 0ºC y TºC, gasta 100 Kcal de trabajo para entregar 1 000 Kcal a la casa que esta calentando. Calcular:
a) El valor de T ºC
b) Calor absorbido a 0ºC.


4.- Un sistema formado por vapor de agua experimenta un ciclo de Carnot. El estado, al final del proceso de compresión es líquido saturado, y elestado al final del proceso de expansión es vapor saturado. La temperatura al comienzo del proceso de compresión es de 16 °C, y el rendimiento del ciclo es del 20 %.
(a) Representar el ciclo, junto con la línea de saturación, en un diagrama T - s.
(b) Determinar la presión inicial y final del proceso de absorción de calor, y el título al comienzo del proceso de compresión. El diagrama h -s le puede resultar de ayuda.
(c) Determinar la magnitud del calor absorbido.

5.-La capacidad calorífica de sílice (SiO2) sólido es:
[pic]
su coeficiente de expansión térmica es 0.3530 x 10-4 K-1 y su volumen molar es de 22.6 cm3 mol-1 . Calcular el cambio de entropía para un mol de sílice para el proceso en el cual el estado inicial es de 1 bar y 200 K y el estado final es de 1000bar y 500 K.


6.- Establecer si ΔS es negativo, cero, ó positivo para cada uno de los siguientes procesos:
a) Fusión reversible de hielo a 1 atm. y 0ºC.
b) Expansión adiabática reversible de un gas perfecto.
c) Expansión isotérmica reversible de un gas perfecto.
d) Expansión adiabática en vacío de un gas perfecto.
e) Calentamiento reversible de un gas perfecto a Pconstante.
f) Enfriamiento reversible de un gas perfecto a V constante.
g) Vaporización del agua a 110ºC y 1 atm. La tensión de vapor de agua liquida a 110 ºC ; 1,41 atm.
h) Mezcla de gases ideales a temperatura y presión constantes.
i) Expansión de un gas ideal en el vacio.

7.- Calcular el cambio de entropía experimentado por dos moles de un gas ideal debido al calentamiento de50 ºC y 5 atm hasta 100 atm y 100 ºC. Para el gas Cp = 9,88 cal/mol grado.

8.-Hallar la variación de la entropía si la temperatura de un mol de gas ideal aumenta de 200ºC a 400 ºC. Si Cv = 3R/2
a) Si el volumen permanece constante
b) Si la presión permanece constante
c) Hallar entropía si se trata de 4 moles.

9.- De un ejemplo para cada uno de los procesos siguientes;
a) ΔS= (+); ΔH = 0
b) Δ S = (-); ΔH ≠ 0


II.- Sistemas. Se trata de sistemas cerrados. Proceso: existe un estado b inicial y un estado f final .General: no involucra procesos especiales como reacción, psicrometría o dinámica de gases .Uniforme: Un sólo componente.

2.1.-Un bloque de Aluminio con m = 0.5 Kg. T = 20oC es lanzado a un recipiente a una temperatura de 90oC. Calcule: a) Lageneración de entropía en el universo debido al proceso resultante. Cambio de escenario: b) ¿Cuál sería el resultado si la masa del bloque cambiara a 2 Kg?
Rpta: a) 0.0096 kJ/K. b) 0.03847 kJ/K.

2.2.-Un tanque aislado rígido contiene 1,5 Kg de helio a 30oC y 500 kPa. Una rueda de paletas con una clasificación de potencia de 0.1 kW es operada dentro del tanque por 30 minutos. Determine: a)...