PROBLEMAS TERMODINAMICA: PRIMERA LEY

1. En la compresión isotérmica reversible de 52,0 mmoles de un gas ideal a 260 K. se reduce el volumen del gas a

un tercio de su valor inicial. Calcular w, w' y q para este proceso .

2. Una muestra de metano de masa 4,50 g tiene un volumen de 12,7 dm3 a 310 K. Se expande isotérmicamente

contra una presión externa constante de 200 mmHg hasta que su volumen aumenta en 3,3 dm3. Suponga que el

metano se comporta como gas ideal y calcule w, q y ∆U para este proceso. Determinar estas magnitudes para el

mismo cambio de estado efectuado por medio de un proceso reversible.

3. A diferencia de los gases, los líquidos son difíciles de comprimir. Una determinada muestra líquida tiene un

volumen de 0,450 dm3 a O °C y 1 atm, observándose sólo una disminución de un 0,67 % de su volumen cuando la

muestra se somete a una compresión isotérmica a presión externa constante de 95 atm. Calcular w.

4. Al calentar 3,0 moles de 02 (g) a una presión constante de 3,25 atm, la temperatura aumenta de 260 K a 285 K.

Supóngase que el oxígeno es un gas ideal y calcular q, ∆H y ∆U para este cambio de estado.

5. 5,0 moles de NH3 (g) a 375 K absorben 4,89 kJ de calor en un proceso a presión constante. ¿Cuál es la

temperatura final ?

6. La temperatura de tres moles de un gas ideal aumenta en 2,55 K. al ser calentado a presión constante por la

absorción de 229 J de calor. Calcular Cp,m y Cv,m para el gas.

7. El segundo coeficiente del virial. B, para Kr a 373 K es -28,7 cm3 mol

-l. Una muestra de 70 mmoles de Kr se

expande reversible e isotérmicamente a 373 K, aumentando su volumen de 5,25 cm3 a 6,79 cm

3. Con este cambio

de estado, la energía interna aumenta en 83,5 J. Utilizar la expansión del virial hasta el segundo coeficiente, para

calcular w, q y ∆H para el cambio de estado.

8. Dos moles de CO2 que ocupan un volumen fijo de 15,0 dm3 absorben 2,35 kJ en forma de calor. En

consecuencia, la temperatura del gas aumenta de 300 K a 341 K. Supóngase que el CO2 obedece la ecuación de

estado de Van der Waals y calcular w, ∆U y ∆H .

9. En un proceso a presión constante se enfrían 25 g de un líquido desde 290 K a 275 K, por medio de la extracción

de 1200 J de calor. Calcular q, ∆H y un valor aproximado para Cp.

10. Se evaporan a 250 K y a una presión constante de 750 mmHg, 0,5 moles de un líquido cuyo calor de

vaporización molar es 26,0 kJ.mol - l

. Supóngase que el vapor se rige por la ley de los gases ideales y calcular q, w,

∆U y ∆H.

11. Cuatro moles de O2 que originalmente se encuentran confinados en un volumen de 20 dm3 a 270 K, sufren una

expansión adiabática contra una presión constante de 600 mmHg hasta que el volumen se triplica. Supóngase que el

O2 obedece la ley de gases ideales y calcular q, ∆T, ∆U y ∆H.

12. Tres moles de un gas ideal a 200 K y 2.00 atm de presión sufren una compresión adiabática reversible hasta que

la temperatura alcanza un valor de 250 K. Para el gas, CV,m es 27,5 J.K.mol-1

en este rango de temperatura. Calcular

q, w, ∆U, ∆H, el volumen final y la presión final.

13. Una muestra consistente en un mol de un gas monoatómico ideal, con una capacidad calorífica a presión

constante de 20,8 J K -1

, se encuentra inicialmente a una presión de 3,25 atm a 310 K. Sufre una expansión

adiabática reversible hasta que su presión alcanza un valor de 2,50 atm. Calcular el volumen final, la temperatura

final y w.