tarea6

Trimestre 08-P
Fisicoquímica 1
Tarea 6 (Entregar el lunes 18 de agosto):
Factores de conversión:
Volumen: 1 l (litro) = 1 dm3 = 10-3 m3
Presión: 1 atm = 760 Torr = 1.01325x10 5 Pa
Constante universal de los gases: R = 8.31441 Pa m3 K-1mol-1 = 8.31441 JK-1mol-1=0.082054 atm l mol-1k-1
1. Una máquina térmica funciona entre 210º C y 35º C. Calcule la cantidad mínima de calor
que debe retirarse de la fuente de calor para obtener 2000 J de trabajo.
2. El motor de un automóvil de 1200 kg de peso está diseñado para trabajar con octano
(C8H18), cuya entalpía de combustión es de 5510 kJmol-1. Si el automóvil sube por una
pendiente, calcule la altura máxima (en metros) que alcanza el automóvil con 1.0 galón de
gasolina. Suponga que la temperatura de los cilindros del motor es de 2200º C, y que la
temperatura de salida es de 760º C; pase por alto todas las formas de fricción. La masa de 1
galón de combustible es de 3.1 kg. [Sugerencia: el trabajo que se efectúa para mover el
vehículo en una distancia vertical es mgh, donde m es la masa del automóvil (en este caso
la masa del motor), en kg, g es la aceleración de la gravedad (9.81 m s-2 ) y h la altura, en
metros. Considere al motor del automóvil como una máquina térmica ideal].
3. ¿Cuál es la eficiencia máxima posible de una máquina térmica conectada a una reserva
de agua hirviendo bajo presión a 125º C y una reserva fría a 25º C?
4. a) El helio líquido ebulle a unos 4 K y el hidrógeno líquido ebulle a unos 20 K ¿Cuál es
la eficiencia de una máquina reversible que opera entre dos reservas a estas temperaturas?
b) Si queremos la misma eficiencia que en a) para una máquina con una reserva fría a
temperatura ambiente, 300 k, ¿cuál debe de ser la temperatura de la reserva caliente?.
3
R . a)
2
Calcúlese S si el volumen es constante. b) Calcúlese S si la presión es constante. c)
¿Cuál sería el valor de S si se utilizaran tres moles en lugar de un mol?
5. La temperatura de un mol de un gas ideal aumenta de 100 K a 300 K; C v 
6. Un sólido monoatómico tiene una capacidad calorífica C P  3.1R . Calcúlese el aumento
de la entropía de un mol de este sólido si la temperatura aumenta, a presión constante, de
300 K a 500 K.
7. Un mol de gas ideal se expande isotérmicamente hasta duplicar su volumen inicial. a)
Calcúlese S. b) ¿Cuál sería el valor de S si se duplica isotérmicamente el volumen de
cinco moles de un gas ideal?
8. Un mol de monóxido de carbono se transforma de 25º C y 5 atm a 125º C y 2 atm. Si
CP
 3.1916 0.9241 103 T  1.410 107 T 2 , calcúlese S. Supongase que el gas se
R
comporta como gas ideal.
3
R , se transforma de 0o C y 2 atm a -40º C y 0.4 atm.
2
Calcúlese S para este cambio de estado.
9. Un mol de un gas ideal, C v 
10. Un mol de gas ideal, inicialmente a 25º C y 1 atm, se transforma a 40º C y 0.5 atm. En
3
la transformación se producen 300 J de trabajo en el entorno. Si C v  R , calcúlense Q,
2
U, H, y S.
10. Un mol de un gas de van der Waals a 27º C se expande isotérmicamente y
a
 U 
reversiblemente desde 0.02 m3 hasta 0.06 m3. Para el gas de van der Waals 
  2,
 V  T V
6
-2
-6
3
-1
a=0.556 Pa m mol , b=64x10 m mol . Calcúlese el S para la transformación.
11. Para el agua líquida a 25º C,  = 2.07x10-4 K-1 . La densidad puede tomarse como 1.00
g/cm3. Un mol de agua líquida se comprime isotérmicamente a la temperatura de 25º C, de
1 atm hasta 1000 atm. Calcúlese S suponiendo:
a) que el agua es incompresible; esto es, =0 (el volumen se mantiene constante).
b) que  = 4.53x10-5 atm-1.
12. Considere la expresión:
dS 
CP
dT  VdP
T
Supóngase que para el agua, V  18 cm3 mol-1, C P  75.3 J K-1 mol-1 y a = 2.07x10-4 K-1.
Calcúlese la disminución de temperatura que tiene lugar si el agua a 25º C y 1000 atm de
presión es llevada reversible y adiabáticamente a 1 atm de presión. Supóngase = 0 (esto
es, el volumen no cambia).
13. Para el aluminio. C P  20.67 + 12.38x10-3T (J K-1 mol-1). a) ¿ Cuál es el S si un mol
o
de aluminio se calienta de 25º C a 200º C? b) Si S 298
 28.35 J K-1 mol-1, ¿cuál es la
entropía del aluminio a 200º C?
14. A la temperatura de ebullición, 35º C, el calor de vaporización del MoF6 es: 25 kJ
m ol
o
Calcúlese S vap
.
15. A 25º C y 1 atm, la entropía molar del agua líquida es 69.950 J K-1 mol-1. Calcúlese la
entropía del vapor de agua a 200º C y 0.5 atm. Los datos son: CP l   75.291 J K-1 mol-1,
o
C P g   33.577 J K-1 mol-1, H vap
 40.6563 kJ mol-1en el punto de ebullición, 100º C.
Puede suponerse que el vapor es un gas ideal.
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