Fundamentos de Termodinámica

Fundamentos de Termodinámica
Septiembre de 2005
1. Razonar si son ciertos y resolver los siguientes enunciados y preguntas:
A) Un gas ideal puede experimentar una transformación que sea a la vez adiabática e isocora.
(0.5 puntos)
B) Cuando un sistema de un sólo componente está formado por dos fases en equilibrio, basta
con fijar su temperatura para que todas las demás propiedades termodinámicas intensivas del
sistema queden establecidas.
.
(0.5 puntos)
C) Un mol de un gas ideal está en unas condiciones P1, V1, T1. Si experimenta una expansión
isotérmica hasta un volumen V2, la presión alcanzada es menor que si hubiese experimentado
una expansión adiabática reversible hasta ese mismo volumen V2.
(1 punto)
D) En la combustión a volumen constante de un gramo de ácido benzoico sólido (C6H5COOH)
a 20 ºC se desprenden 1840 calorías. Calcular la entalpía normal de combustión a 20 ºC de un
mol de sustancia. (Considerar gases que los gases que intervienen en la reacción son ideales)
(1 punto)
2. Un mol de gas ideal monoatómico, inicialmente con un volumen de 5 litros, y temperatura
298 K, experimenta los siguientes cambios reversibles:
a) Compresión isotérmica hasta la mitad del volumen inicial.
b) Enfriamiento a volumen constante, hasta que la presión vuelve al valor inicial.
c) Aumento de volumen a presión constante, hasta recuperar su valor inicial.
Sabiendo que la entropía inicial del gas es 170 J/Kmol, dibujar en un diagrama P-V el ciclo y
calcular Q, W, ∆U, ∆H, ∆S, ∆G y ∆A para cada una de las etapas del proceso.
(2 puntos)
3. El calor específico del diamante es Cp = a T3 J/K.g (entre 0 y 150 K). Una masa de 100 g
de diamante a 77 K y 1 atm se sumerge en un baño térmicamente aislado de helio líquido a
4,2 K y 1 atm. Como resultado una cierta cantidad de helio se evapora, la cual ocuparía un
volumen de 2,48 10-5 m3 a 0 ºC y 1 atm. Sabiendo que el calor latente de evaporación del
helio a 4,2 K es 21 Jg-1. ¿Cúal es el valor de la constante a?. (Considerar el He gas ideal)
Pm (He) = 4.0026g/mol
(2 puntos)
4. Cuando se calienta ClNH4 (s) se descompone produciendo HCl y NH3, ambos gases. La
presión total en equilibrio a 427 ºC es 4560 mm Hg y a 459 ºC 8360 mm Hg. Calcular:
a) Kp a 427 ºC.
b) La entalpía estandar de reacción, supuesta independiente de la temperatura.
c) La entropía normal de disociación a 427 ºC.
d) ¿Cual será la composición molar de la fase gaseosa, si en un recipiente de 1 litro se
ponen 3 g de HCl (g) y 2 g de NH3 (g) a 427 ºC? (Considerar los gases ideales) (3 puntos)