V (l) abc P - Universidad Pablo de Olavide, de Sevilla

Termodinámica y Cinética Química 2006/2007. Hoja 1
Área de Química-Física. Universidad Pablo de Olavide
Datos generales: densidad del agua líquida a 0 ºC = 1g/cm3. Densidad del hielo a 0 ºC = 0.915 g/cm3. Cp(agua
líquida)=1cal/g ºC; Cp(hielo a 0ºC)=0.5 cal/g ºC; Entalpía de fusión del hielo: ∆Hf (0ºC) = 80 cal/g. Cv (gas ideal
monoatómico) = 3/2 R. Cv (gas ideal diatómico) = 5/2 R. Constante de los gases: R = 0.082 atm.l.mol-1K-1 = 8.31 J mol1 -1
K . 1 cal = 4.18 J.
1. * Hay dos tipos de termómetros de líquidos en vidrio: el de mercurio y el de alcohol coloreado. El volumen (V)
depende de la temperatura (t, en grados celsius) según V = V0(1+1.8122 10-4 t) (mercurio) y V = V0(1+1.012 10-3 t)
(alcohol). Calcular el cambio de volumen en cada uno de estos líquidos cuando la temperatura cambia de 0ºC a 100ºC.
¿Cuál de los dos tipos de termómetro es más sensible a los cambios de temperatura? ¿Cuál sería entonces más preciso?
Calcula el coeficiente de dilatación α ( = 1/V(∂V/∂T)P ) para ambos líquidos.
2. Deducir la fórmula explícita del coeficiente de dilatación α y el de compresibilidad isoterma χT ( = 1/V(∂V/∂P)T ) de
un gas ideal.
3.
* Se miden los siguientes valores de densidad para el gas argon a 1 atm de presión:
t (ºC)
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
Densidad (moles/litro)
0.044682
0.043097
0.041621
0.040243
0.038954
0.037745
¿Podrías decir que el argon se comporta como un gas ideal en este intervalo de temperaturas? Si es así, estima cual sería el
cero absoluto de temperaturas a partir de estos datos.
4. * Calcular el trabajo (en julios) realizado cuando una gota de agua de 1 micrómetro de diámetro se congela a 0 ºC y
1atm de presión. ¿Cuál sería las variación de energía interna y de entalpía, con su signo, experimentada por la gota? ¿Cuál
sería el balance de energía total con respecto al medio?
5. * Un mol de gas ideal sigue un proceso termodinámico cíclico como el que se muestra en la figura. El ciclo consta de
tres partes: una expansión isotérmica (a-b), una compresión isobárica (b-c) y un aumento de presión a volumen constante
(c-a). T = 300 K, Pa = 5 atm y Pb = Pc = 1 atm, determinar el trabajo realizado por el gas durante el ciclo
P
Pa
Pb=Pc
a
c
Va=Vc
T=300K
b
Vb
V (l)
6. Se mezclan en un recipiente aislado y a presión constante 10 g de hielo a -10ºC y 50 g de agua a 30ºC. a) ¿Cuál es la
temperatura final del sistema?. b) Si en lugar de 10 g de hielo tenemos 50 g de hielo, al alcanzar la temperatura final,
¿Quedará hielo en el sistema? ¿Cuánto? ¿Cuál será la temperatura final?
7. * Calcula la cantidad de calor necesaria en calorías para calentar una habitación de 10 m2 y 3 metros de altura desde
10 a 25ºC. Supón que el aire se comporta como un gas ideal diatómico y que la habitación está perfectamente aislada.
8. La Coca Cola tiene un contenido energético de 44 kJ por cada 100 ml de acuerdo a la información aportada en el
envase. Compara este contenido energético con la energía mínima necesaria para que un escalador de 80 Kg de peso
supere un desnivel de 1000 m.
9. Una muestra de un mol de fluoruro de carbono se expandió reversible y adiabáticamente hasta duplicar su volumen.
En la expansión la temperatura bajó desde 298.15 K hasta 248.44 K. Deduce el valor del calor específico molar a volumen
constante de esta sustancia supuesta ideal. Compara el valor obtenido con el que preverías para un gas ideal.