fq1-2015.2 tarea 02

Universidad de San Carlos de Guatemalarea de Fisicoqumica Facultad de IngenieraFisicoqumica 1 Escuela de Ingeniera QumicaSegundo Semestre 2015 TAREA 02 Resuelvalossiguientescuestionamientosyproblemasdejandoconstanciadesusrazonamientosy procedimiento en forma clara y realizando diagramas o ilustraciones cuando sea necesario. 1.Realiceunensayoexplicativoyoriginal,denomsde2pginas,acercadelvideoEldescubrimiento dela energa (disponible en la pgina de inicio de: https://sites.google.com/site/areadefisicoquimica/), haciendo nfasis en los principios que se exponen en l. 2.3.00 moles de un gas ideal a 27C se expanden isotrmicamente desde un volumen inicial de 20dm3 hasta un volumen final de 60cm3. Calcule el trabajo para este proceso para una expansin reversible. 3.Un mol de argn sufre una expansin isotrmica reversible desde un volumen inicial de 1L hasta un volumen final de 65L a 298K. Calcule el trabajoefectuado en este procesousando la ecuacin del gas ideal y de Van derWaals.quporcentajedetrabajoefectuadoporelgasdeVanderWaalsprovienedelpotencial atractivo? 4.1moldegasidealparaelque , = 20.8J mol1 K1 secalientadesdeunatemperaturainicialde0C hasta una temperatura final de 275C a volumen constante. Calcule el calor, el trabajo, el cambio de energa interna y el cambio de entalpa para el proceso. 5.Cunto calor debe suministrarse a 1kg de agua, inicialmente a 25C, para llevarlo a su punto de ebullicin a la presin atmosfrica? (Sin evaporarlo) 6.Un mol de gas ideal, para el que , = 3 /2, inicialmente a 20C y 1MPa sufre una transformacin en dos etapas: (i) el gas se expande isotrmicamente y reversiblemente hasta duplicar su volumen, (ii) al final de la segunda etapa la temperatura sube hasta 80C a volumen constante. (a) Para cada una de las etapas calcule la presin final, as como el calor, el trabajo, el cambio de energa interna y el cambio de entalpa. (b) Calcule tambin elcalor, el trabajo, el cambio deenerga interna y el cambio de entalpa parael proceso completo.(c) Represente el proceso completo en un diagrama " ". 7.(a)Calculeeltrabajoparalaexpansinadiabticade10molesdeungasidealapresininicialde2.0bar desdeunatemperaturade450Khastaquesutemperaturaalcanzalos300K.(b)Escribaunaexpresin matemticaparaeltrabajoefectuadoenlaexpansinisotrmicareversibledelgasa300K,desdeuna presin inicial de 2.0bar. Qu valor de la presin final dar el mismo valor de trabajo que el obtenido en el inciso anterior? Suponga para ambos casos que , = 5 /2. (c) Explique sus resultados. 8.Unmoldegasidealcon , = 3 /2 inicialmentea298Ky100kPasufreunacompresinadiabtica reversible. Al final del proceso la presin es de 1MPa. (a) Calcule la temperatura final del gas. (b) Determine elcalor,trabajo,cambiodeenergainternaycambioenentalpadelproceso.Expliqueelmtodopara determinar cada cantidad. 9.Unamuestrade1moldeungasidealcon , = 3 /2 sesometealprocesodedosetapassiguiente:(i) Desdeelestadoiniciala28Cy20kPa,elgassufreunaexpansinisotrmicafrenteaunapresinexterna constantede10kPahastaqueelvolumenseduplica,(ii)subsecuentemente,elgasseenfraavolumen constante,dondelatemperaturacaehasta-40.5C.Calculeelcalor,trabajo,cambiodeenergainternay cambio de entalpa para cada una de las etapas y para el proceso total. Represente el proceso completo en un diagrama " ". 10.Un vaso cilndrico con paredes rgidas adiabticas est separado en dos partes por un pistn adiabtico sin friccin.Cadapartecontiene50litrosdeungasmonoatmicoidealcon , = 3 /2.Inicialmentecada parte se encuentra a 298K y 1bar. Lentamente se introduce calor en la parte izquierda usando un calentador elctrico bajo el pistn que mueve suficientemente a la derecha para originar una presin final de 7.5bar en la parte derecha. Considere que la compresin del gas en la parte derecha es reversible. (a) calcule el trabajo efectuadosobrelapartederechaenesteprocesoylatemperaturafinalendichaparte,(b)calculela temperatura final en la parte izquierda y la cantidad de calor que fluye en esta parte. 11.Un mol de N2 a 300K que ocupa un volumen de 2.5 litros sufre una expansin reversible isotrmica hasta un volumende23litros.Calculeeltrabajodelprocesosuponiendo:(a)queelgascumpleconlaecuacindel gas ideal y (b) que el gas cumple la ecuacin de Van der Waals. (c) Cul esel porcentaje de error al usar la ley del gas ideal en lugar de la ecuacin de Van der Waals? 12.Sea un gas descrito por la ecuacin de estado de Van de Waals, (a) determine una expresin para , y (b) una expresin para el cambio de volumen al comprimir dicho gas desde una presin de 0 hasta una presin final

1. 13.Una pieza de 80g de oro slido a 650K se deja caer en 100g de agua lquida a 298K en un contenedor aislado a1bardepresin.Calculelatemperaturadelsistemaunavezalcanzadoelequilibrio.Investiguevaloreso modelos para las capacidades calorficas respectivas. 14.Tratando al argn como un gas de Van der Waals calcule el cambio de entalpa cuando se expande 1 mol de argn de 400bar a 1bar a temperatura constante de 300K. Suponga que el coeficiente de Joule-Thomson est dadopor:

= [(2 /( ) )]/, yque , = 5 /2 paraelargn.Quvalortendradicho cambio de entalpa si el gas fuera ideal? (explique). Resuelvaloqueselepideacontinuacinutilizandoelsoftwareasueleccineimprimiendosus resultados y explicaciones. 15.Utilizando la ecuacin del gas ideal construya los siguientes diagramas, seleccionando un conjunto de datos convenientesparailustrarelcomportamientoyunestadodereferenciaasueleccin:(a)diagrama

, (b) diagrama

.