PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
Enviado por Juan Antonio Salazar Alarcón • 13 de Febrero de 2022 • Apuntes • 11.725 Palabras (47 Páginas) • 498 Visitas
PARTE II
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
PROBLEMA 33.- Las densidades del hielo y del agua a 0°C son 0.9168 y 0.9998 g*cm-3, respectivamente. Si ΔH para el proceso de fusión a presión atmosférica es 6.025 Kj*mol-1 .¿Qué valor tiene ΔU?,¿Qué trabajo sé efectua sobre el sistema?.
SOLUCION:
Datos: T = 0°C
ρHIELO = 0.9168 g/cc ΔHfusion = 6.025 Kj/mol
ρH2O = 0.9998 g/cc
Según la definición de entalpia en su forma diferencial: dH = dU + P*dV
Integrando: [pic 1] como la presión es constante e igual a P= 1atm
Entonces: ΔH= ΔU+ P(V2 - V1) ahora como el sistema cambia del estado sálido al estado líquido el cambio de volumen es muy pequeño ((V2 – V1)→0) por tanto ΔH≈ΔU
de modo que
ΔU= 6.025 Kj/mol_______________________________resp1
Ahora el trabajo realizado por el sistema: W = P*(V2-V1) (*)
V2 = volumen del agua, V1= volumen del hielo
[pic 2] (1) [pic 3] (2) además mhielo = m agua =m
Reemplazando (1) y (2) en (*): [pic 4]
Suponiendo para 1 mol = 18 g = 18*10-3 Kg
Entonces reemplazando valores:
[pic 5] [pic 6]
[pic 7] ⇒ W = - 0.165 (Joules)
el signo (-) nos indica que el sistema no realiza trabajo sobre el medio sino todo lo contrario,el medio realiza trabajo sobre el sistema
[pic 8] (Joules)_________________________resp
PROBLEMA 34. – Una muestra de acetona líquida que pesa 0.700 gramos se quema en una bomba calorimétrica cuya capacidad calorífica es (incluyendo la muestra) 6937 J/°K. El aumento de temperatura observado fue de 25.00 °C a 26.69 °C
- Calcule ΔU para la combustión de 1 mol de acetona
- Calcule ΔH para la combustión de 1 mol de acetona[pic 9]
SOLUCIÓN.-
Datos: Cc = 6937 J/°K Ti = 25.00 °C Tf = 26.69 °C
Un balance de energía:
Calor desprendido por la combustión = - Calor absorbido por el calorímetro
Como la combustión se realiza en un calorímetro el proceso es a Volumen constante entonces:
ΔU * n = - Cc* (Tf – Ti) (1)
Donde ΔU * n = calor desprendido por la reacción
y - Cc*(Tf-Ti) = calor absorbido por el calorímetro
Entonces de (1) despejando [pic 10] (2)
El número de moles será: n = [pic 11] ⇒ [pic 12]
Reemplazando valores en (2) [pic 13]
[pic 14]
- Calculo de la entalpía: definición de entalpía ΔH=ΔU+Δ(PV) (3)
De la reacción: [pic 15]
Ya que el producto (CO2) es gaseoso, se supone que se comporta como gas ideal, entonces:
[pic 16] ⇒ [pic 17] (4)
Donde [pic 18] ∑n (productos) - ∑n (reactivos) (solo de los compuestos gaseosos)
[pic 19] La temperatura de la combustión T = 298.15 °K
Reemplazando valores en (4): [pic 20] (J)
[pic 21] (Por cada mol de acetona)
Por lo tanto Δ(PV) =[pic 22]
Ahora reemplazando valores en (3) [pic 23] (Kj / mol)
[pic 24] __________________________________resp b)
PROBLEMA 35. - Un hombre promedio pesa aproximadamente 70 Kg y produce cerca de 10460 Kj de calor al día.
a) suponga que el hombre se encuentra en un sistema aislado y que su capacidad calorífica es 4.18 J/ (°K*g); si su temperatura fuera de 37°c en determinado momento, ¿cuál sería su temperatura 24 horas después?
- De hecho, el hombre es un sistema abierto y el principal mecanismo para mantener constante su temperatura es la evaporación de agua. Si la entalpía de evaporación de agua a 37°C es 43.4 Kj*mol-1, que cantidad de agua debe evaporarse al día para que la temperatura de una persona se mantenga constante?
SOLUCION: Datos: m=70 Kg Q=10460 Kj al día
a) [pic 25] ; Ti= 37 °C = 310°K , Tf =?
Como hay cambio de temperatura entonces calor sensible: Q= m*Cc*(Tf-Ti) (1)
Donde Q=calor desprendido por el hombre en un día
Cc = capacidad calorífica del hombre
Despejando Tf de la ecuación (1): [pic 26]
Reemplazando valores: [pic 27] (°K)
[pic 28]_____________________________resp a)
b) datos λvap = 43.4 Kj/mol
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