• Asignatura: Física
  • Autor: diugfuisdgfuiliqa
  • hace 5 años

calcula el trabajo de expansión que experimenta un sistema formado por 7g de nitrógeno gaseoso, que se hallan inicialmente a 1 atm de
a) presión y a una temperatura de 27°c cuando sigue estos procesos a expansión a presión constante hasta duplicar su volumen seguida de una transformación a volumen constante hasta reducir su presión a la mitad
b)transformación a volumen constante hasta reducir su presión a la mitad, seguida de expansión a presión constante hasta duplicar su volumen
c) expansión isotérmica hasta que la presión se reduce a la mitad

Respuestas

Respuesta dada por: NOVATA64
1

Respuesta:

Explicación:

1. ¿Hay desprendimiento de energía siempre que se produce

una reacción química?

No siempre hay desprendimiento de energía; en ocasiones es

preciso aportar energía para que se produzca una reacción.

2. ¿Puede un sistema realizar trabajo si no se le suministra

calor?

Sí; mientras tenga energía interna que se pueda transformar

en trabajo.

3. ¿Por qué se utilizan unos combustibles y no otros?

Se utilizan unos combustibles y no otros por su capacidad

calorífica, por su facilidad de obtención, por la distinta contaminación que producen, etcétera.

4. ¿El que una reacción química sea espontánea significa que

se produce siempre? ¿Y el que una reacción química sea no

espontánea quiere decir que no se produce en ningún

caso?

Una reacción química espontánea se puede producir en unas

condiciones determinadas, pero puede suceder que su velocidad sea tan pequeña que resulte inapreciable. Una reacción

química no espontánea no se produciría en esas condiciones.

5. ¿Debe desprender calor una reacción química espontánea?

No necesariamente. Una reacción que absorba calor puede

ser espontánea si se produce un gran aumento del desorden

del sistema.

6. ¿Concluye una reacción química cuando se alcanza el estado de equilibrio?

Cuando se alcanza el estado de equilibrio, ya no hay reacción

neta. La reacción se produce en la misma extensión de

reactivos a productos que de productos a reactivos.

Actividades (páginas 141/164)

Calcula la cantidad de calor que hay que suministrar a 1 mol

de agua, en fase líquida, a 100 °C para que se transforme en

vapor y alcance los 200 °C.

Datos: Lvap 2,2  106 J/kg; ce vap 1 850 J/kg K

Para pasar del estado inicial al final, hemos de llevar el agua

líquida a vapor (vaporización) y, posteriormente, elevar la

temperatura del vapor de agua de 100 °C a 200 °C. Para 1

mol de agua, tendremos una masa igual a 18  103 kg.

La ecuación calorimétrica será:

Q  mLvap mce vap T  18  103  2,2  106

18  103  1 850 (200 100)  42 930 J

Calcula el trabajo de expansión que experimenta un sistema formado por 1 mol de agua líquida a 100 °C que se

calienta hasta que su temperatura alcanza los 200 °C.

Supón que la presión es, en todo momento, de 1 atm y que

el vapor de agua se comporta como un gas ideal.

Dato: agua líquida 1 g/mL a cualquier temperatura

El trabajo realizado será debido a la expansión del agua líquida a 100 °C a vapor de agua a 200 °C. Según la definición de

trabajo, para el caso de la expansión de un gas a presión

constante:

W  F dr  p V  p (Vf Vi

)

2

1

El volumen inicial es el del agua líquida:

 

m

V

Vi

m

a

a

g

g

u

u

a

a

l

q

íq

u

u

id

id

a

a  18 mL  18  103 L  18  106 m3

El volumen final es el del vapor de agua a 200 °C. Suponiendo

un gas ideal:

pV  nRT; Vf

nvap

p

orRT

38,8 L  38,8  103 m3

Por consiguiente,

W  p (Vf Vi

)

W  101 300 Pa (38,8  103 18  106

) m3  3 928,6 J

Nótese que hemos calculado el trabajo de expansión realizado por el gas; por tanto, será una energía perdida por el sistema y en las ecuaciones de la termodinámica debería ponerse

con signo negativo, según el criterio general de energías definido por la IUPAC.

Calcula el trabajo de expansión que experimenta un sistema formado por 7 g de nitrógeno gaseoso, que se hallan

inicialmente a 1 atm de presión y a una temperatura de

27 °C cuando sigue estos procesos:

a) Expansión a presión constante hasta duplicar su volumen, seguida de una transformación a volumen constante hasta reducir su presión a la mitad.

b) Transformación a volumen constante hasta reducir su

presión a la mitad, seguida de expansión a presión constante hasta duplicar el volumen.

c) Expansión isotérmica hasta que la presión se reduce a la

mitad.

Según hemos visto en el ejercicio anterior, la definición de

trabajo para el caso de la expansión de un gas a presión

constante es:

W  F dr  p V  p (Vf Vi

)

Primero calculamos el volumen inicial según la ecuación de los

gases ideales:

Vi

nga

p

sRT

(mgas/M

p

gas

)RT  6,15 L  6,15  103 m3

a) Se realiza trabajo en la expansión del gas a presión constante, pero no en la compresión a volumen constante:

W  p (Vf Vi

)

W  101 300 Pa (12,30  103

6,15  103

) m3

623 J

b) No se realiza trabajo en la transformación a volumen constante y sí en la expansión posterior:

W  p (Vf Vi

)

W101 300/2 Pa(12,30103

6,15103

) m3

311,5 J

c) En este caso varían simultáneamente la presión y el volumen, por lo cual se ha de realizar la integral:

W  p dV  

n

V

RT

dV  nRTV

1

dV  nRT ln

V

V

f

i

Si la presión se reduce a la mitad, por la ley de Boyle, el Vf2Vi

;

por tanto, obtendremos:

WnRT ln

V

V

f

i

0,258,31300ln

2

V

V

i

i

432 J

Nota. Conviene utilizar este ejercicio para comprobar que el

trabajo no es una función de estado.

corona xrf


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