Química General
GUÍA No 7
INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA Y A LA
TERMOQUÍMICA.
Problemas de aplicación
1.- La Ley de conservación de la energía es la PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA;
y a propósito de la energía ¿cómo la podemos definir?. Lo más acertado es expresar: LA
ENERGIA SE RELACIONA CON LA CAPACIDAD DE PRODUCIR O REALIZAR
TRABAJO.
A partir de este momento le aconsejamos estudiar todo lo concerniente a las unidades de
energía muy en especial las del Sistema Internacional.
a. - Un mol de gas ideal a 1 atm de presión y 273 K se expande hasta ocupar 44,8 l y
una presión=0,5 atm a la misma temperatura (273 K).
Se realiza la expansión en dos etapas reversibles.
• i.- se enfría reversiblemente manteniendo el V=cte hasta alcanzar el estado V=22,4 l,
P=0,5 atm a una T=136,5 K
• ii.- se calienta reversiblemente a P cte. hasta alcanzar el estado final V= 44,8 l y P= 0,5
atm a una T= 273 K.
Grafique P = f(V) indicando los procesos.
Calcule el w de expansión e indique en el gráfico el área que representa el trabajo.
b. - Usando los mismos datos del ejercicio anterior proponemos un camino isotérmico.
Grafique P= f(V) señalando el camino recorrido Indique el área que representa el trabajo.
¿Qué diferencia encuentra con el área del problema anterior?
Aunque suene apresurado, ¿puede Ud. determinar si el trabajo (w) es una función de
estado con los datos conocidos?
c. -Calcular ∆E, q y w para los caminos de los ejercicios anteriores. Cuando no tenga
valores numéricos compare y trabaje con áreas.
Si necesita otros datos puede solicitarlos.
Es muy importante destacar que los gases ideales sólo poseen energía cinética y ésta es
directamente proporcional a la temperatura. ¿Qué pasará entonces si la temperatura se
mantiene constante?.
- 33 -
o
Introducción a la Termodinámica y a la Termoquímica Unidad N 7
, Química General
d. -En un proceso dado un sistema recibe un calor de 50 calorías y realiza un trabajo
de 300 Joules. Calcule la ∆E del proceso con respecto al sistema.
Haga un esquema de los procesos que se operaron INDICANDO CLARAMENTE LAS
ENERGIAS INTERCAMBIADAS ENTRE SISTEMA Y ENTORNO Y LA ENERGIA
ACUMULADA.
Mediante este esquema ¿puede hacer algún comentario acerca de la PRIMERA LEY DE
CONSERVACION DE LA ENERGIA?
e. - ∆E = q + wexp + wútil
Explique qué significa ésta ecuación.
Indique qué se entiende por wexp y Wútil.
2.- Un estudiante calienta una muestra de 42 g de monóxido de carbono elevando la
temperatura del sistema de 40 a 100 ºC. Si durante todo el proceso se logró mantener
constante la presión del sistema y se conoce que el Cv del gas es 20.8 J/molK y el Cp =
29.1 J/molK, R = 8,31 J/K.mol, R = 1,98cal/K.mol. Calcule:
a) La variación de la energía interna.
b) El trabajo y la cantidad de calor cedida o absorbida por el sistema.
c) Calcular la variación de la energía si el proceso fuera isotérmico.
3.- Un tanque con gas monoatómico tiene un volumen inicial de 4,24litros a 25 ºC y
3 atmósferas de presión, se expande isotérmicamente a 4,34 litros. Calcule el calor
absorbido o liberado por el sistema y el W realizado por el mismo.
a) Represente en un gráfico P vs V otra vía de expansión donde se demuestre
que el trabajo no es función de estado.
R: 8.314 J/mol.K R: 0.082atm.atm/K.mol R: 1,98 cal/K.mol
4.- a.- ¿Qué entendemos por qp?.
b.- Observando la ecuación H= E + P.V explique qué significa cada término y diga
cuales son función de estado.
5.- a.- Explique que entiende por componente térmico o ET y por componente químico
EQ.
b. -I) ¿se puede conocer el valor real de la entalpía?.
c. -II) Defina el estado normal de un gas, líquido y sólido.
d. -III) ¿Cuál es la entalpía de una sustancia química elemental en su estado normal o
estándar?
6.- Dada la reacción:
Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + H2(g)
- 34 -
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INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA Y A LA
TERMOQUÍMICA.
Problemas de aplicación
1.- La Ley de conservación de la energía es la PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA;
y a propósito de la energía ¿cómo la podemos definir?. Lo más acertado es expresar: LA
ENERGIA SE RELACIONA CON LA CAPACIDAD DE PRODUCIR O REALIZAR
TRABAJO.
A partir de este momento le aconsejamos estudiar todo lo concerniente a las unidades de
energía muy en especial las del Sistema Internacional.
a. - Un mol de gas ideal a 1 atm de presión y 273 K se expande hasta ocupar 44,8 l y
una presión=0,5 atm a la misma temperatura (273 K).
Se realiza la expansión en dos etapas reversibles.
• i.- se enfría reversiblemente manteniendo el V=cte hasta alcanzar el estado V=22,4 l,
P=0,5 atm a una T=136,5 K
• ii.- se calienta reversiblemente a P cte. hasta alcanzar el estado final V= 44,8 l y P= 0,5
atm a una T= 273 K.
Grafique P = f(V) indicando los procesos.
Calcule el w de expansión e indique en el gráfico el área que representa el trabajo.
b. - Usando los mismos datos del ejercicio anterior proponemos un camino isotérmico.
Grafique P= f(V) señalando el camino recorrido Indique el área que representa el trabajo.
¿Qué diferencia encuentra con el área del problema anterior?
Aunque suene apresurado, ¿puede Ud. determinar si el trabajo (w) es una función de
estado con los datos conocidos?
c. -Calcular ∆E, q y w para los caminos de los ejercicios anteriores. Cuando no tenga
valores numéricos compare y trabaje con áreas.
Si necesita otros datos puede solicitarlos.
Es muy importante destacar que los gases ideales sólo poseen energía cinética y ésta es
directamente proporcional a la temperatura. ¿Qué pasará entonces si la temperatura se
mantiene constante?.
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d. -En un proceso dado un sistema recibe un calor de 50 calorías y realiza un trabajo
de 300 Joules. Calcule la ∆E del proceso con respecto al sistema.
Haga un esquema de los procesos que se operaron INDICANDO CLARAMENTE LAS
ENERGIAS INTERCAMBIADAS ENTRE SISTEMA Y ENTORNO Y LA ENERGIA
ACUMULADA.
Mediante este esquema ¿puede hacer algún comentario acerca de la PRIMERA LEY DE
CONSERVACION DE LA ENERGIA?
e. - ∆E = q + wexp + wútil
Explique qué significa ésta ecuación.
Indique qué se entiende por wexp y Wútil.
2.- Un estudiante calienta una muestra de 42 g de monóxido de carbono elevando la
temperatura del sistema de 40 a 100 ºC. Si durante todo el proceso se logró mantener
constante la presión del sistema y se conoce que el Cv del gas es 20.8 J/molK y el Cp =
29.1 J/molK, R = 8,31 J/K.mol, R = 1,98cal/K.mol. Calcule:
a) La variación de la energía interna.
b) El trabajo y la cantidad de calor cedida o absorbida por el sistema.
c) Calcular la variación de la energía si el proceso fuera isotérmico.
3.- Un tanque con gas monoatómico tiene un volumen inicial de 4,24litros a 25 ºC y
3 atmósferas de presión, se expande isotérmicamente a 4,34 litros. Calcule el calor
absorbido o liberado por el sistema y el W realizado por el mismo.
a) Represente en un gráfico P vs V otra vía de expansión donde se demuestre
que el trabajo no es función de estado.
R: 8.314 J/mol.K R: 0.082atm.atm/K.mol R: 1,98 cal/K.mol
4.- a.- ¿Qué entendemos por qp?.
b.- Observando la ecuación H= E + P.V explique qué significa cada término y diga
cuales son función de estado.
5.- a.- Explique que entiende por componente térmico o ET y por componente químico
EQ.
b. -I) ¿se puede conocer el valor real de la entalpía?.
c. -II) Defina el estado normal de un gas, líquido y sólido.
d. -III) ¿Cuál es la entalpía de una sustancia química elemental en su estado normal o
estándar?
6.- Dada la reacción:
Ca(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(s) + H2(g)
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