fisicoquimica

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE
INSTITUTO DE CIENCIAS QUIMICAS

QUIM-155
GUIA DE EJERCICIOS Nº2
ENERGIA, TRABAJO, CALOR. Primera Ley de la Termodinámica

I. FUNCIONES MATEMATICAS

a) Derivadas= 0; = naxn-1 ; = aeax

= ; = ; =

b) Integrales

; ;
; ;


II. Ejercicios:

1. Calcule el trabajo máximorealizado sobre 10,0 g de oxígeno (O2) en una expansión a 20°C desde 1,00 a 0,30 atm. Suponga comportamiento ideal. Resp: -917 J.

2. Que cantidades de calor y trabajo se intercambian durante una compresiónisotérmica reversible a 20°C de 50 g de nitrógeno (N2) gaseoso desde una presión de 1,0 atm hasta 20,0 atm? Exprese su resultado en kilojoules. Suponga idealidad.Resp: Q= -13,0 kJ; W= 13,0 kJ.

3. Que trabajo efectúa el mismo gas del problema anterior al expandirse isotérmicamente, en forma irreversible, hasta su estado inicial contra la presión atmosférica?Suponga comportamiento ideal y compare los resultados con el problema anterior. Resp: -4,13 kJ.

4. Un mol de gas monoatómico ideal realiza los siguientes procesos consecutivos:

a) Expansiónreversible isobárica desde 1 atm y 20 L hasta 40 L
b) Cambio de estado reversible isocórico hasta 0,5 atm.
c) Compresión isotérmica reversible hasta el estado inicial.

- Representar a través de unesquema (P-V) el comportamiento de este gas.
- Calcule W, Q y U para cada proceso y para el ciclo completo.
Suponer constantes CV y Cp. R = 1,987 cal/mol K = 0,082 atm L/mol K

Resp.: (a) W =-484,6 cal; U = 727 cal ; Q = 1211,6 cal
(b) W = 0 ; U = −727 cal ; Q = −727 cal (c) U= 0 ; W = −336 cal ; Q = − 336 cal

5.- Un mol de gas ideal diatómico se comprime a partir de 1 atm y 25ºChasta alcanzar un estado final de 5 atm y 25ºC, mediante tres procesos diferentes, mecánicamente reversibles, en un sistema cerrado.

a) Calentamiento isocórico seguido por un enfriamiento...