PDF

TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico para alumnos.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
LENGUAJE TERMODINÁMICO
__________________________________________________
INSTRUCCIONES: Resolver la siguiente sopa de letras.
Buscar y marcar en el cuadro las palabras que contesten correctamente las definiciones o ideas
mencionadas acerca del lenguaje termodinámico; e indicar la respuesta al lado de la aseveración.
A
I
E
R
O
J
K
L
M
P
N
R
S
P
M
N
P
I
A
E
I
Q
E
V
W
Z
F
P
P
O
I
G
N
M
J
R
Z
L
C
T
E
R
M
O
D
I
N
A
M
I
C
A
R
R
O
O
A
E
O
D
R
E
T
G
M
A
M
C
P
P
O
L
I
A
A
W
H
B
Y
E
E
I
M
I
D
F
N
B
X
K
I
E
A
S
G
O
L
E
I
L
L
B
M
O
C
B
O
M
L
V
O
D
M
E
I
N
D
T
L
F
Y
A
X
M
A
A
X
N
O
E
O
E
E
D
R
T
E
M
S
D
T
S
E
R
U
N
I
V
E
R
S
O
V
E
I
S
I
W
C
A
R
I
N
I
E
Y
R
S
T
A
Z
D
T
I
O
A
O
R
W
F
T
A
C
R
C
E
N
T
O
R
N
O
A
E
D
O
T
A
R
N
R
R
W
C
Z
S
M
O
L
J
L
M
P
S
W
G
U
K
E
A
Y
M
O
V
I
L
Z
I
I
J
L
O
S
Z
E
P
O
C
E
Y
W
D
O
M
P
T
D
X
C
L
A
X
B
X
A
A
N
Q
U
Q
Z
A
C
I
T
A
B
A
I
D
A
V
V
E
S
P
E
C
I
F
I
C
A
R
X
Y
1. Secuencia de pasos por los que pasa un sistema para realizar un cambio de estado.
2. Pared que permite el paso de materia.
3. Pared que no permite la variación de volumen del sistema.
4. Sinónimo de la propiedad másica.
5. Parte del universo más cercano al sistema.
6. Pared que no permite el paso de materia.
7. Propiedad extensiva que se divide por la cantidad de materia.
8. Método de trabajo para realizar un cambio de estado que incluye el camino
9. Cambio de la condición de un sistema al cambiar el valor de sus propiedades.
10. Pared que permite el intercambio de energía térmica.
11. Superficie de separación entre dos fases.
12. Parte del universo que se aísla para investigación.
13. Está formado por la vecindad y el sistema.
14. Estudia las transformaciones de la energía.
15. Propiedad intensiva que resulta del cociente de dos propiedades extensivas.
16. Características del sistema.
17. Pared que permite la variación de volumen del sistema.
18.Pared que no permite el intercambio de energía térmica.
1
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
LENGUAJE TERMODINÁMICO
__________________________________________________
RESUELVA EL SIGUIENTE CRUCIGRAMA:
1
2
3
4
5
6
8
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
VERTICALES
1 Proceso cuasiestático o no natural
2 Proceso a volumen constante
3 Sistema que no intercambia masa ni energía con
los alrededores
5 Método de trabajo para realizar cambio de estado
7 Propiedad aditiva
9 Propiedad constitutiva
10 Sistema que intercambia energía pero no materia
con los alrededores.
15 Pared que permite el cambio de volumen
16Propiedad aditiva que se divide por cantidad de
materia
17 Pared que permite el paso de materia
18 Sistema que intercambia masa y energía con los
alrededores
19 Sinónimo de alrededor
20 Sinónimo de ambiente
23 Integra al sistema homogéneo
REALIZADO POR Q. GUILLERMINA SÁNCHEZ SALINAS.
HORIZONTALES
1 Pared que no permite cambio de volumen
4 Propiedad específica llamada también:
6 Se forma de sistema y alrededores
8 Parte del universo aislada para investigar
11 Unidad de cantidad de materia
12Límite de un sistema
13Ejemplo de propiedad intensiva
14Parte de la fisicoquímica que estudia las
transformaciones de energía
19Propiedad que depende del tamaño del sis-tema
21 Proceso a presión constante
22 Sucesión de procesos combinados en donde el
estado inicial coincide con el estado final.
24 Pared que impide el paso de materia
25 Ejemplo de propiedad extensiva
26 Sistema con una sola fase.
2
LENGUAJE TERMODINÁMICO
RESUMEN REALIZADO POR Q. GUILLERMINA SÁNCHEZ SALINAS.
UNIVERSO.- Está constituido por el sistema y sus alrededores.
SISTEMA TERMODINÁMICO.- Aquella parte del universo que se desea estudiar;
por lo que resulta ser una porción aislada del universo bajo investigación.
Sustancia o mezcla de sustancias que se encuentra aislada con respecto a todas
las demás, para el cual se pueden investigar efectos de presión, temperatura y
propiedades de los constituyentes.
LÍMITE, FRONTERA O PARED.- Aislar algo, indica que se limita y los límites
pueden ser reales o imaginarios, fijos (rígidos) o móviles y son responsables de
separar o restringir algo y permiten o no interaccionar con el resto del universo.
ALREDEDORES, AMBIENTE, EXTERIOR, ENTORNO O VECINDAD.- Es la
parte del universo más cercana al sistema con la cual, éste puede interaccionar o
intercambiar energía.
ESTADO DE UN SISTEMA.- Es la condición específica de un sistema, la cual es
completamente descrita por las propiedades del mismo.
ESTADO DE EQUILIBRIO.- es aquel en donde los valores numéricos de sus
variables termodinámicas no varían notablemente con el tiempo.
ECUACIÓN DE ESTADO.- Relación matemática entre variables o propiedades.
Relación matemática entre las distintas propiedades medibles que describen al
sistema, la cual, permite conocer y predecir su comportamiento.
PROPIEDADES,
VARIABLES,
FUNCIONES
O
COORDENADAS
TERMODINÁMICAS.- Características macroscópicas del sistema que pueden
medirse experimentalmente y que permiten describir un sistema.
CAMBIO DE ESTADO DE UN SISTEMA.- Esta determinado por todo cambio que
se presente en la magnitud o valor de una o varias propiedades del sistema y esto
permite modificar el estado inicial del sistema hasta alcanzar un determinado
estado final, y puede o no presentarse una transición de fase.
FUNCIÓN O PROPIEDAD DE ESTADO.- Es aquella variable termodinámica cuyo
cambio depende exclusivamente de los estados inicial y final del sistema.
FUNCIÓN O PROPIEDAD DEL CAMINO O TRAYECTORIA.- Es la variable que
depende de todas las etapas involucradas en la trayectoria seguida para realizar
un cambio de estado
TRAYECTORIA O CAMINO.- Es la secuencia de pasos por los que un sistema
pasa al llevar a cabo un cambio de estado, en donde se especifican los estados
inicial, final e intermedios
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
3
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
-2PROCESO TERMODINÁMICO.- Es el método de trabajo mediante el cual se
realiza un cambio de estado y que establece: la frontera, el cambio de estado, la
trayectoria y los efectos producidos en el sistema y en los alrededores.
CICLO.-Cambio de estado que conduce a las condiciones iniciales, de tal forma
que coinciden los estados inicial y final del sistema.
PROCESO CÍCLICO.- Proceso mediante el cual se realiza un ciclo.
FASE.- Porción homogénea en todas sus partes, físicamente distinguible y
mecánicamente separable.
INTERFASE.- Superficie de separación entre dos fases cuyas propiedades
resultan ser un promedio de las características de las fases que la integran.
COMPONENTES DE UN SISTEMA.- Es el menor número de constituyentes
químicamente distintos, necesarios para describir cada fase del sistema.
Si no ocurren reacciones químicas, el número de componentes es el número de
sustancias distintas presente.
El número de componentes en un sistema es el número de especies químicas
menos el número de ecuaciones que los relacionan.
CLASIFICACIÓN DE TÉRMINOS.
SISTEMA:
-*Clasificación de acuerdo a la interacción entre el sistema y su vecindad, la
cual depende del tipo de pared o frontera que limite al sistema.
SISTEMA CERRADO.- El sistema no puede intercambiar materia con su entorno,
pero si puede intercambiar energía.
SISTEMA ABIERTO.- Este sistema puede intercambiar materia y energía con su
vecindad.
SISTEMA AISLADO.- En estos sistemas no se intercambia ni materia ni energía
ya que no tienen contacto con el exterior.
-*Clasificación de acuerdo al número de fases que presenta el sistema.
SISTEMA HOMOGÉNEO.- El que consta de una sola fase y cuyas propiedades
intensivas tienen el mismo valor en todas y cada una de sus partes.
SISTEMA HETEROGÉNEO.- Sistema que consta de dos o más fases y cuyas
propiedades intensivas no tienen el mismo valor en todas y cada una de sus
partes.
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
4
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
-3PAREDES:
PAREDES AISLANTES.-Aquellas que no permiten interacción alguna entre el
sistema y sus alrededores.
PAREDES ADIABÁTICAS.- Las que sólo permiten interacciones de tipo mecánico
y que se pueden considerar como aislantes térmicos; es decir, no permiten el paso
de energía térmica**
PAREDES DIATERMICAS O TERMICAMENTE CONDUCTORAS.-Son aquellas
que permiten el intercambio de energía térmica.
PAREDES RÍGIDAS O NO MÓVILES.-Aquellas que no permiten la variación de
volumen del sistema pues lo mantienen mecánicamente aislado.
PAREDES MÓVILES FLEXIBLES O NO RÍGIDAS.- Son las que permiten la
variación de volumen del sistema pues se presenta interacción mecánica entre el
sistema y su vecindad.
PAREDES PERMEABLES.- Son aquellas que permiten el paso de masa.
PAREDES IMPERMABLES.- Las que no permiten el paso de masa.
PAREDES SEMIPERMEABLES.-Son aquellas que permiten selectivamente el
paso de masa.
PROPIEDADES TERMODINÁMICAS:
PROPIEDADES MEDIBLES.- Son aquellas a las que se les puede asignar un
valor numérico por comparación directa o indirecta con un patrón.
PROPIEDADES NO MEDIBLES.- Son aquellas a las que no se les puede asignar
un valor numérico.
PROPIEDADES MEDIBLES:
PROPIEDADES
INTENSIVAS
O
CONSTITUTIVAS.-Su
magnitud
es
independiente de la masa o del tamaño del sistema y sólo depende de su
constitución.
PROPIEDADES EXTENSIVAS O ADITIVAS.-Su magnitud depende de la masa o
tamaño del sistema y de la totalidad de sus partes.
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
5
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
-4NOTA.- El cociente de dos propiedades extensivas da como resultado una
propiedad intensiva:
PROPIEDADES ESPECÍFICAS O MÁSICAS.- Son aquellas propiedades
extensivas que se dividen por la masa.
PROPIEDADES MOLARES.- Son aquellas propiedades extensivas que se dividen
por la cantidad de materia.
PROPIEDADES VOLUMÉTRICAS.- Son aquellas propiedades extensivas que se
dividen por el volumen.
PROCESOS TERMODINÁMICOS:
-* Clasificación de acuerdo a la naturaleza del proceso.
PROCESO REVERSIBLE, NO NATURAL O CUASIESTÁTICO.- Es un proceso
idealizado, lento y decimos que es reversible si el sistema al experimentar un
cambio de estado se encuentra todo el tiempo en condición de equilibrio con su
vecindad, de tal forma que pueda regresar a su estado original y tanto el sistema
como su vecindad recuperen sus condiciones originales.
PROCESO IRREVERSIBLE, NO CUASIESTÁTICO O NATURAL.-Son aquellos
procesos que ocurren rápidamente y por tanto no siempre están en condición de
equilibrio el sistema y
su entorno y por tanto al retornar el sistema a sus condiciones originales, no se
mantienen las características del sistema y/o la vecindad.
-* Clasificación de acuerdo a las condiciones o restricciones impuestas
durante la realización del proceso.
PROCESO ISOTÉRMICO O ISODINÁMICO.-Aquel
manteniendo la temperatura constante.
que
se
desarrolla
PROCESO ISOBÁRICO O ISOPIÉSTICO.- Es el proceso que se desarrolla
manteniendo la presión constante.
PROCESO ISOCÓRICO O ISOMÉTRICO.-Cuando al desarrollarse el proceso el
volumen permanece constante.
PROCESO ADIABÁTICO O ISOENTRÓPICO.-Al desarrollarse este proceso no
hay intercambio de energía térmica entre el sistema y sus alrededores.
PROCESO POLITRÓPICO.- Es aquel que se realiza utilizando cualquier camino,
con la condición de que ocurra de manera reversible y cuya ecuación de la curva
de presiones es igual a PV° = K, siendo " 0" una magnitud constante para el
proceso.
**A la energía térmica en algunos libros de texto se le conoce como "calor".
LENGUAJE TERMODINÁMICO. Resumen realizado por Q. Guillermina Sánchez Salinas.
6
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico.
Q. GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
LENGUAJE TERMODINÁMICO.
__________________________________________________
A continuación se presentan algunos términos que se revisan en la práctica del tema
LENGUAJE TERMODINÁMICO.
Revisar y resolver:
1.- Dar el nombre de la frontera o pared que:
a) no permite el flujo de energía térmica y mencionar un ejemplo cotidiano.
b) permita que un sistema modifique su temperatura y su volumen
2.- En un recipiente cerrado se tiene un sistema formado por aire y alcohol en su
temperatura de ebullición, condición en donde coexisten el líquido y el vapor del
alcohol. Indicar en esta situación el número de fases presentes y clasificar el
sistema de acuerdo a ellas.
3.- ¿Cuál es la operación que debe hacerse para obtener una propiedad
específica? Dar un ejemplo.
4.- Clasificar termodinámicamente el cuerpo humano (sistema) de acuerdo a su
interacción con los alrededores y de acuerdo a su composición.
5.- Un sistema gaseoso formado por dos mol de O2 (gas modelo ideal) se encuentra
en un recipiente cerrado y modifica su volumen de 25L hasta 50L. Si la temperatura
es de 30ºC y no se modifica durante el proceso cuasiestático que se realiza; calcular
el trabajo realizado en joule.
Indicar:
La sustancia de trabajo que integra el sistema_____________________
El número de componentes en el sistema_________________________
El proceso que se efectúa_____________________________________
El nombre de una función de trayectoria__________________________
El número de fases en el sistema_______________________________
El valor numérico de una propiedad intensiva______________________
El sistema descrito en el enunciado es:
a) abierto y homogéneo
b) abierto y heterogéneo
c) cerrado y heterogéneo
d) cerrado y homogéneo
El sistema descrito en el enunciado tiene paredes:
a) diatérmicas y rígidas
b) diatérmicas y móviles
c) adiabáticas y móviles
d) adiabáticas y rígidas.
7
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico para alumnos.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
PRESIÓN
__________________________________________________
Revisar y dar una breve definición y/o explicación:
1.- Definir presión
2.- Distinguir la diferencia entre presión y fuerza.
3.- Presión absoluta
4.- Presión atmosférica
5.- Presión manométrica
6.- Presión del sistema
7.- Presión de vacío
8.- Presión hidrostática
9.- Dar unidades de presión
10.- Barómetro
11.- Manómetro
12.- La presión y el clima, la presión y la salud, la presión y la vida cotidiana.
Resolver los siguientes problemas:
1.- ¡Cuál es la presión sobre una superficie de 5.0 cm2, si la superficie se
comprime con una fuerza de 20 kgf?
2.- En Veracruz se tiene una piscina de 10m de profundidad totalmente llena de
agua. A) ¿Cuál es la presión en el fondo de la piscina debido solamente al agua?
B) Al considerar también la presión atmosférica local ¿cuál es la presión en el
fondo de la piscina? Dar los resultados en Pascal.
3.- Si la presión atmosférica local es igual a 6cm Hg. a la temperatura de 25°C, y
en estas condiciones de trabajo las densidades del mercurio y del agua son
respectivamente 13.53g cm-3 y 0.997g cm-3 ¿cuál es el valor de la altura de la
columna si el líquido del instrumento es agua?
4.- En un contenedor se tiene gas helio para inflar globos; se desea saber la
presión del gas en el recipiente por lo que se conecta a un manómetro en “U” de
rama abierta en donde se obtienen las siguientes lecturas: rama abierta 15 cm de
agua y rama cerrada 29 cm de agua. Si la determinación se realiza en Mazatlán
(presión atmosférica local 76 cm de Hg) dar el resultado en pascal y en atmósfera.
Posteriormente la lectura se realiza en la ciudad de México (presión barométrica
local 586 torr) ¿cuál es el valor de la lectura manométrica en bar y en atmósfera.
8
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico para alumnos.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
TEMPERATURA.
__________________________________________________
Revisar y dar una breve definición y/o explicación.
1.- Definir condición de equilibrio
2.- Definir equilibrio térmico
3.- Definir temperatura
4.- Indicar cuales son los instrumentos para determinar temperatura. Dar ejemplos.
5.- Definir escala termométrica y dar ejemplos.
6.- Indicar la unidad termométrica y dar ejemplos.
7.- Indicar la diferencia entre una escala empírica, relativa o experimental y la
escala absoluta.
8.- Decir la condición necesaria para poder leer la temperatura en un termómetro.
Resolver los siguientes problemas:
1.- Se elabora la escala de un termómetro tomando dos puntos de referencia:
punto fijo superior (corresponde a la ebullición del benceno 80°C) y se asigna un
valor de 150°X y el punto fijo inferior en donde 0° X corresponde a 25°C. Con esta
información obtener la ecuación para transformar °C a °X y dar el valor en °X que
corresponda a -273.15°C.
2.- Se tienen tres termómetros uno calibrado en °F, otro en °C y el tercero en K. Si
en el termómetro en °F se lee -22° ¿cuál es su valo r en °C y en K?
3.- En la zona de Palenque en un día muy soleado se registra una elevación de
temperatura de 18°C, expresar esta variación de tem peratura en °F, y en K.
4.- Un termómetro posee las escalas Celsius y Fahrenheit, si un ∆T de 50°F
corresponde a una longitud de 9in, calcular la longitud en cm para un ∆T de 50°C.
5.- En el laboratorio de Termodinámica se establecen dos nuevas escalas relativas
de temperatura; la escala PUMA (°P) y la escala Azu l(°A). Si se considera la
siguiente información experimental:
T(°P) Eb. Agua = 90 74 62 52 41 29 21 Fus. Hielo =2
T(°A) Eb. Agua = 82 80 71 60 46 29 18 Fus. Hielo = -10
Encontrar la ecuación que relacione °P con °A:
a) Con los puntos fijos y el intervalo entre ellos.
b) Trazando una gráfica °P(ordenada) vs. °A(abscisa ) y poder determinar la
ecuación de la recta.
9
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico para alumnos.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
LEYES EMPÍRICAS (RELACIÓN P-V)
__________________________________________________
Revisar y dar breve definición y/o explicación:
1.- ¿Qué y cuáles son las leyes empíricas de los gases?
2.- ¿Cuál es la ley empírica que estudia la relación P-V?
3.- ¿Cuáles son las características del gas modelo ideal?
Resolver los siguientes problemas:
1.- Seleccionar las ecuaciones que representan la ley de Boyle-Mariotte en un
diagrama P vs 1/V y PV vs P:
a) Y = mx y Y = b
b) Y = mx+b y Y = mx c) Y = mx y Y = mx -b
2.- Con base en la siguiente información decir si se cumple la ley de BoyleMariotte y justificar la respuesta: Una muestra de nitrógeno a la presión de 738 torr
ocupa un volumen de 58 cm3. Si la temperatura no se modifica un aumento de
presión de 125 mm Hg. reduce el volumen del gas a 46 cm3.
3.- En el laboratorio de Termodinámica en C.U. (585 torr) se realiza una
experiencia sobre la relación P-V y se encuentra la siguiente información: φtubo =
0.5 cm, líquido manométrico agua teñida (ρagua = 1.0gcm-3), temperatura constante
e igual a 21ºC, altura del cilindro de gas = 16 cm, lectura manométrica en el brazo
conectado al gas, desde la base del manómetro al menisco del agua 22cm y en el
brazo abierto a la atmósfera el valor es de 26 cm; a partir de esta información decir
el valor: a) del volumen del gas en L.
b) de la lectura manométrica en cm de
agua y en torr c) de la presión del gas en Pa d) del producto PV en atm L.
4.- Los alumnos del laboratorio de Termodinámica en C.U. (585 torr) realizaron
una experiencia sobre la relación P-V y encontraron la siguiente información:
φtubo = 0.5 cm, líquido manométrico agua teñida (ρagua = 1.0gcm-3), temperatura
constante e igual a 21ºC:
Lect.
Altura del
Manométrica cilindro de gas
(mmHg)
(cm)
29
27.1
81
25.1
96
24.4
-59
31.3
-66
31.8
-103
34.3
10
Con esta información:
a) Dibujar las gráficas PV vs. P y V vs. 1/P
b) De la gráfica V vs. 1/P obtener la ecuación de estado correspondiente.
c) Determinar el valor del producto PV en torr cm3.
5.- En el laboratorio de termodinámica (Patmosférica = 58.6cm. Hg.) se efectúa un
trabajo práctico similar al de Boyle-Mariotte para estudiar la relación P-V de fluidos
no condensados a temperatura constante y se cuenta con la siguiente información
experimental: diámetro del tubo= 1cm.
Condición inicial Presión del gas = 58.6cm Hg. Volumen del gas = 2.36cm3
Condición final
Presión del gas =?
Volumen del gas = 0.79cm3
Determinar el valor de la lectura manométrica en cm. Hg.
11
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
MASA MOLAR
__________________________________________________
Revisar y dar una breve definición y/o explicación:
1.- Definir masa molar e indicar si es una propiedad intensiva o extensiva.
2.- ¿Cuál es la ley de Dalton?. Indicar para que tipo de sistemas es aplicable
3.- Definir presión parcial
4.- Describir y explicar la técnica de trabajo experimental.
5.- ¿Cuál es la sustancia o sustancias que constituyen el sistema antes y después
de romper la ampolleta?
6.- ¿Es aplicable para la muestra problema la ecuación de gases? Justificar
respuesta.
Resolver los siguientes problemas:
1.- En el laboratorio de Termodinámica durante la realización de la práctica
Determinación de la masa molar mediante el método de las presiones parciales se
obtuvieron los siguientes datos:
Pbarométrica = 58.5 cmHg.
Temperatura del experimento = 68°C
Peso de la ampolleta con muestra problema = 1.37g
Peso de la ampolleta vacía = 1.29g
Peso del matraz bola lleno con agua = 1485.5g
Peso del matraz bola vacío = 345.5g
Lectura manométrica antes de romper la ampolleta = 2mmHg
Lectura manométrica después de romper la ampolleta = 26.9mmHg
Densidad del agua = 1gL-1
Con esta información determinar la masa molar de la sustancia problema.
2.- Determinar la masa molar de un líquido volátil a partir de los siguientes datos
obtenidos por el método de las presiones parciales;
Presión atmosférica = 586 torr
temperatura de trabajo = 71°C
Peso de la ampolleta = 0.443g
peso ampolleta + líq. Prob. = 0.661g
Peso matraz vacío = 240.5g
peso matraz + agua = 745.5g
Presión manométrica inicial = 3mmHg.
Presión manométrica final = 80mmHg.
Densidad del agua = 1gL-1.
3.- Se extrae gas natural a una temperatura de 35°C y 4.3 atm de presión.
Sabiendo que la composición del gas natural en peso es:
CH4
94.1%
C2H6
3.0%
N2
2.9%
-1
Calcular la masa molar de la mezcla en g mol .
12
4.- Un frasco de 20L contiene 15g de neón y 45g de H2 ; si la temperatura es de
0°C, calcular la masa molar de la mezcla en g mol -1.
5.- Hallar la masa molar del gas “X” a 0°C a parti r de la siguiente información:
Presión (atm) 1/4
½
¾
1
Densidad (g/L) 0.17983 0.35808 0.53745
0.71707
13
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
CAPACIDAD TÉRMICA.
__________________________________________________
Revisar y dar breve definición y/o explicación:
1.- Definir capacidad térmica, indicar sus unidades y dar algunos sinónimos
2.- Definir capacidad térmica específica, indicar sus unidades y dar sinónimos
3.- Distinguir entre calor sensible y calor latente
Resolver los siguientes problemas:
1.-Decir que información se obtiene del valor de la pendiente de la recta obtenida
en el grafico:
a) Qcedido por el metal vs. ∆Tmetal
b) Capacidad térmica del metal vs. masa del metal
2.- Se desea elegir una sustancia que actúe como refrigerante y se cuenta con
tres líquidos de los cuales se conocen sus capacidades térmicas especificas:
Líquido C(cal/gºC)
1
0.72
2
0.25
3
1.0
¿ Cuál de los tres líquidos resultaría ser un refrigerante adecuado? ¿Por qué?
3.- Calcule la constante del calorímetro a partir de los siguientes datos:
Agua fría
Agua caliente
Tinicial = 21ºC
Tinicial = 80ºC
Tequilibrio = 35ºC
Tequilibrio = 35ºC
Volumen = 200 mL
Volumen = 100 mL
Agua: Densidad = 0.997 g mL-1 Capacidad térmica específica = 1 cal g-1ºC-1
4.-Para elevar 10ºC la temperatura de una pieza de 2g de aluminio se requieren
4.34 cal, y para elevar 5ºC la temperatura de una pieza de 3g de plata se
requieren 0.84 cal, con base en esta información resolver los siguientes incisos:
a) calcular la capacidad térmica específica del aluminio y de la plata.
b) Calcular la capacidad térmica de las dos piezas metálicas
c) Si en un momento dado se tiene la misma masa de ambos metales y a
ambas piezas se les suministra la misma energía térmica, ¿cuál de ellas
elevará más su temperatura?
d) Si consideramos la misma masa para cada metal y se desea que ambos
tengan en mismo aumento de temperatura, ¿a cuál de ellos se le debe
suministrar mayor cantidad de energía en forma de calor?
14
e) Si ambas piezas metálicas reciben la misma energía calorífica y logran el
mismo aumento de temperatura, ¿cómo será la masa del aluminio con
respecto a la masa de la plata?
5.- En el trabajo experimental para determinar la capacidad térmica de un metal
se obtuvieron los siguientes datos:
Masa (g)
11.62 22.59 33.84 45.04 56.3
Capacidad térmica (cal/K) 1.75 3.13
4.3
5.8
8.1
Con esta información determinar la capacidad térmica específica del metal.
15
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico.
Q.GSS. e IQ REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO.
__________________________________________________
Revisar y dar una breve definición y/o explicación:
1.- Hacer una reseña breve de los trabajos de Mayer, Joule y el Conde de
Rumford.
2.- ¿Cuál es la Primera Ley de la Termodinámica? ¿Cuál es su expresión
matemática?
3.- ¿Qué es el equivalente mecánico del calor?
4.- ¿Cuál es la expresión matemática para calcular la potencia de la resistencia
eléctrica? ¿Cuáles son las unidades de la potencia?
5.- ¿Qué tipo de calorímetro se usa en esta práctica?
Resolver los siguientes problemas:
1.-Con base en los siguientes datos experimentales obtenidos por alumnos de
termodinámica, determinar: la constante del calorímetro, la cantidad de calor
absorbido, el trabajo eléctrico, el valor de la equivalencia calor-trabajo y determinar
el porcentaje de error del equivalente.
a) Datos para la determinación de la constante del Dewar:
magua fría = 200g
tagua fría = 19°C
magua caliente = 100g tagua caliente = 78°C
tde mezcla = 35°C
b) Datos para la determinación del equivalente Q – W eléctrico :
Voltaje = 125 v
Resistencia = 20Ω
tiempo = 22s
masa
ti = 19°C
t f = 30°C
agua
= 300g
2.- Durante el trabajo experimental para determinar el equivalente del calor los
alumnos del laboratorio de termodinámica para “calentar” 252.8g de agua desde
23°C hasta 70°C con una resistencia cuya potencia e s de 774 watt , requirieron 90
segundos. Si la constante del calorímetro usado es de 129.7 cal/K
y
consideramos que la capacidad térmica específica del agua 1.0 cal/gK determinar:
a) la energía liberada por la resistencia
b) la energía térmica absorbida por el calorímetro y el agua
c) el valor del equivalente del calor.
3.- En un recipiente de aluminio (cAl = 0.212 cal g-1 °C -1) cuya masa es de 250g se
colocan 500g de agua a 18°C (c agua = 1.0 cal g-1 °C -1) y con una resistencia que
opera a 400w se “calienta” el agua hasta una temperatura de 30°C. ¿Cuál es el
tiempo requerido para lograr esta variación de temperatura?
16
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico.
Q.GSS. e IQ.REDD.
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
ENERGÍA DE TRANSICIÓN DE FASE
__________________________________________________
A continuación se presentan términos a revisar en la práctica ENERGÍA DE TRANSICIÓN DE
FASE.
Revisar y dar una breve definición y/o explicación:
1.- Decir qué es una transición de fase y describir algunos ejemplos.
2.- Representar en un diagrama t(ºC) vs. Q(cal) la transformación que sufre un mol
de una sustancia al suministrarle calor para modificar su temperatura desde su
temperatura de 0ºC a 128ºC, si sabemos que se encuentra en:
estado sólido (0ºC- 90ºC), estado líquido (90ºC-125ºC) y vapor (arriba de 125ºC).
3.- Explicar porque la evaporación es un proceso de enfriamiento.
4.- Decir cual es el valor de la temperatura de una mezcla de hielo y agua.
5.- Decir si las siguientes aseveraciones son falsas o verdaderas. Cuando ocurre
una transición de fase: a)la sustancia cambia su masa. b)la temperatura
permanece constante. Justificar respuestas.
Resolver los siguientes problemas:
1.- Utilizando la técnica sugerida en el manual de prácticas de Termodinámica se
obtienen los siguientes datos para determinar el valor del ∆Hfusión del hielo :
Kcalorímetro Dewar = 51 cal ºC-1
masahielo = 25.1g
masaagua = 175.6g
temperatura inicialDewar + agua = 26.7
temperatura final o de equilibrioDewar + mezcla = 16.6ºC
¿Cuál es el valor de ∆Hfusión del hielo y cuál es el pñorcentaje de error experimental?
2.- En nuestro laboratorio se realizó un experimento para determinar el calor
latente de fusión del agua sólida por lo que se colocaron 5g de hielo en un vaso de
poliestireno que contenía 150g de agua y cuya temperatura inicial era de 20.5ºC.
La temperatura de equilibrio de la mezcla agua-hielo se determinó gráficamente y
resultó igual a 17.5ºC. Si la capacidad térmica del calorímetro es igual a 10.0
calºC-1. determinar el valor de la energía de fusión del hielo. Nota.- cagua = 1.0 cal
g-1gdo-1, chielo = 0.5 cal g-1gdo-1.
3.- Si se suministran 7308 cal. a un trozo de hielo de 136g. se funde todo el
hielo?
4.- ¿Cuál es la cantidad de calor requerida para fundir 500g de hielo que se
encuentra a –5ºC?
17
TERMODINÁMICA (1212EP)
Material didáctico.
Q. GSS. e IQ. REDD
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Nombre del Alumno ________________________________________
CALOR DE COMBUSTIÓN
__________________________________________________
A continuación se presentan algunos términos que se revisan en la práctica del
tema CALOR DE COMBUSTIÓN.
Revisar y dar una breve definición y/o explicación:
1.- Definir calor de combustión
2.- ¿Qué es un calorímetro? ¿Cómo se clasifican los calorímetros?
3.- ¿Qué tipo de calorímetro es la Bomba Parr?
4.- ¿Qué es la constante del calorímetro? En la bomba calorimétrica, ¿cómo se
determina la constante del instrumento?
5.- La energía asociada a una reacción de combustión que ocurre en una Bomba
Calorimétrica se evalúa mediante qué propiedad termodinámica?
Resolver los siguientes problemas:
1.- Durante la elaboración de la práctica de calor de combustión se obtuvieron los
siguientes datos:
a)Determinación de la constante de la Bomba con ác. Benzoico (C7H6O2):
∆Hcombustión del ác. benzoico = -3226.7 KJ mol-1
Mác. benzoico = 122g mol-1
∆Ucombustión del alambre de ignición = -1400cal g-1
mác. benzoico = 0.9862g
malambre antes de la ignición = 0.016g
malambre después de la ignición = 0.089g
temperatura inicial = 21.84ºC
temperatura final = 24.40ºC
masa de agua en el calorímetro = 2000g
capacidad térmica específica del agua = 1 cal g-1 ºC-1
Determinar el valor de la constante de la bomba.
b) En un segundo experimento usando el mismo calorímetro se quemó una
muestra de glucosa y se obtuvieron los siguientes datos:
masa de glucosa = 1.08g
malambre antes de la ignición = 0.015g
malambre después de la ignición = 0.010g
∆Ucombustión del alambre de ignición = -1400cal g-1
temperatura inicial = 21.22ºC
temperatura final = 22.90ºC
masa de agua en el calorímetro = 2000g
capacidad térmica específica del agua = 1 cal g-1 ºC-1
Determinar el valor de QP y QV para la combustión de la glucosa.
18
2.-La entalpía de combustión del ácido benzoico se emplea comúnmente como
patrón para calibrar las bombas calorimétricas a volumen constante; su valor
se ha determinado con exactitud, y a presión constante es igual a -3226.7
KJmol-1 a la temperatura de 298.15K.
a) Cuando se oxidaron 0.9862g de ácido benzoico, la temperatura en el
calorímetro varió de 21.84°C a 25.67°C. ¿Cuál es e l valor de la capacidad
térmica del calorímetro?
b) Posteriormente, en un segundo experimento y usando el mismo calorímetro
se oxidó una muestra de α-D-glucosa y la temperatura aumentó de 21.22°C a
22.28°C. Calcular ∆U y ∆H para la combustión de la glucosa.
3.- El calor molar a volumen constante para la combustión del naftaleno (M =
128.17 gmol-1) es -1228.2 Kcal mol-1. Si se queman 0.3g de naftaleno en una
bomba calorimétrica, se produce un aumento de temperatura de 2.05°C ¿cuál
es el valor de la constante de la bomba?
Si 1.52g de un compuesto orgánico se queman en el mismo calorímetro y
provocan un aumento de temperatura de 1.845°C, ¿cuá l es el valor de ∆U de
combustión del compuesto orgánico en cal g-1?
19