Problemas de qumica termodinamica
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Problemas de qumica termodinamica

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algunos ejercicios de termodinamica

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  • hola buenas alguien sabe como cojer este ejercicio Un globo aerostático situado a 15.000 pies (3 pies=1m) deja caer un trozo de hielo. Si la mitad de la energía desprendida del impacto es absorvida por el bloque de hielo, ¿qué parte del hielo funde?
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  • una duda en el ejercicio 9, ¿Cómo consigues Ce? No sé qué fórmula utilizaste para conseguir esa respuesta D:
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Problemas de qumica termodinamica Problemas de qumica termodinamica Document Transcript

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIASPROBLEMAS DE QUMICA TERMODINAMICA 1. hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 100 g de cobre desde 10 ºC a 100 ºC. Solución 2. suponiendo que a 100 g de aluminio a 10 ºC se le suministre la cantidad de calor necesario del ejercicio anterior deducir que cuerpo, cobre o aluminio, estará más caliente. . Solución 3. Un trozo de 6,22 Kg de cobre metálico se calienta dese 20,5 °C hasta 324,3 °C. calcule el calor absorbido (en KJ) por el metal. Solución:CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 4. Hallar la temperatura resultante de la mezcla de 150 g de hielo a 0ºC y 300 g de agua a50ºC. Solución 5. Hallar el calor que se debe extraer de 20 g de vapor de agua a 100 ºC para condensarlo y enfriarlo hasta 20 ºC calor de vaporización 540 cal/g Solución 6. Un calorímetro de 55 g de cobre contiene 250 g de agua a 18 ºC. Se introduce en él 75 g de una aleación a una temperatura de 100 ºC, y la temperatura resultante es de 20,4 ºC. Hallar el calor específico de la aleación.SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 7. hallar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 300 g de cobre desde 40 ºC a 100 ºC. Solución 8. La combustión de 5 g de coque eleva la temperatura de 1 l de agua desde 10 ºC hasta 47 ºC. Hallar el poder calorífico del coque. SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 9. El agua en la parte superior de las cataratas del Niágara tiene una temperatura de 10 ºC. Si ésta cae una distancia total de 50 m y toda su energía potencial se emplea para calentar el agua, calcule la temperatura del agua en el fondo de la catarata Solución Si tomamos como masa del agua a Además si 10. ¿Cuánto calor debe agregarse a 20 g de aluminio a 20 ºC para fundirlo completamente? Calor de fusión del aluminio ; Calor específico del aluminio 0,215 cal/g ºC; Punto de fusión del aluminio: 660 ºC Solución Además calor necesario para que cambie de estado esCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 11. Una bala de plomo de 3 g se desplaza a 240 m/s cuando se incrusta en un bloque de hielo a 0 ºC. Si todo el calor generado funde el hielo, ¿qué cantidad de hielo se derrite? (el calor latente de fusión para el hielo es de 80 kcal/kg y el calor específico del plomo es de 0,030 kcal/kg. ºC. Solución 12. ¿Qué energía desprenden al aire 80 g devapor de agua que se condensan en una ventana? En calorías Datos: Vapor Le= 2257 J/gSolución:CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 13. Una herradura de hierro de 1,5 Kg inicialmente a 600 ºC se sumerge en una cubeta que contiene 20 Kg de agua a 25 ºC. ¿Cuál es la temperatura final? Solución 14. A una sarténde acero de 300 g de masa sele aumenta la energía interna en200 J: a) ¿Qué aumento de temperatura se produce? b) Si su temperatura inicial es de 25 ºC, ¿Cuál será la temperatura final? Dato: Calor específico del acero 450 J/kg·K.Solución a) b)CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 15. ¿Cuánto aumenta la energía interna de 500 g de agua si se aumenta su temperatura de 50 ºC a 60 ºC?suponga volumen constante Solución 16. Un cubito de hielo de 30 g de masa seencuentra a –5 ºC. Calcula la energía que hay que comunicar para que se pase al estado líquido. Datos: Hielo Lf= 334,4 J/g. ce= 2,13 J/g·KSolución Energía necesaria = energía para cambio de fase + energía para la variación de temperatura -) Energía de variación de temperatura -) Energía de cambio de fase 17. Se pone en contacto 500 g de agua a 10 ºC con 500 g de hierro a 90º C. Calcula la temperatura a la que se produce el equilibrio térmico. Datos: Hierro ce= 0.489 J/g·K.SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 18. Se quiere fundir 1 kg de hielo a 0 ºC echando agua a 60 ºC. ¿Qué cantidad de agua se necesita? Datos: Hielo Lf= 334,4 J/g.Solución 19. En un experimento se suministran 40000 J de energía en formade calor y esto eleva la temperatura de un bloque de aluminio 80 ºC. Si la masa del bloque de aluminio es de 300 g, ¿cuál es el valor del calor específico del aluminio? Solución 20. ¿Qué energía desprenden al aire 10 g devapor de agua que se condensan en una ventana? Datos: Vapor Le= 2257 J/gCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIASSolución 21. ¿Cuánto calor hay que transferir para fundir una barra de hierro de masa 10 kg que se encuentra a 0 ºC? Datos: Temperatura de fusión del hierro 1535 ºC, Lf= 25,080 J/g, ce= 0,489 J/g·K.Solución 22. ¿Cuánto aumenta la energía interna de 400 g de agua si se aumenta su temperatura de 30 ºC a 80 ºC? si el sistema realiza un trabajo de 400J. Solución 23. Una hoja de oro que pesa 15g y se encuentra a una temperatura de 20°C se coloca sobre una hoja de hierro que pesa 30g y que esta una temperatura de 60°C ¿Cuál es la temperatura final de la combinación de los dos metales? Suponga que no perdida de calor al alrededor. ;CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Solución 24. En un experimento se suministran 5820 J de energía en formade calor y esto eleva la temperatura de un bloque de aluminio 30 ºC. Si la masa del bloque de aluminio es de 200 g, ¿cuál es el valor del calor específico del aluminio? Solución 25. En un reactor libera de energía en formade calor y esto eleva la temperatura de su revestimiento 0,1 ºC. Si la masa del revestimiento es de 2Tn ¿cuál es el valor del calor específico del revestimiento? SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS26. Un jugador eleva un metal de 10 kg desde el suelo hasta una altura de 6 m y luego la deja caer al suelo. ¿Qué cantidad de trabajo, en J, se realiza para levantar la bola? Solución Como el trabajo que se realiza es igual a la energía que gana el cuerpo 27. Cierto gas se expande de un volumen de 2.5 L a 5 L a temperatura constante calcule el trabajo realizado por el gas si la expansión ocurre: a) Contra el vacío. b) Contra de una presión constante de 1.5 atm Solución Si a. b. L.1,5atm Además Como es expansión (-) 28. Un gas se expande de 200 ml a 500ml a temperatura constante. Calcule el trabajo realizado por el gas (J) si se expande contra una presión constante de 5 atm.CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Solución 29. Una muestra de nitrógeno gaseoso expande su volumen de 3L a 8 L a temperatura constante calcula el trabajo realizado en J si el gas se expande contra una presión constante de 0.80 atm , y contra una presión de 3,7 atm Solución Nos dice a presión constante si Además en ambos es expansión Cuando la presión es 0,80atm. Cuando es a 3,7 atm. 30. el trabajo realizado para comprimir un gas es de 74 J, como resultado liberan 26 J de calor hacia los alrededores. Calcule el cambio de energía de gas SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 31. calcule el cambio de energía interna cuando 2 moles de metano se queman y forman dióxido de carbono y agua a 3 atm y 300K. en la siguiente ecuación, Solución 32. calcule el trabajo realizado en joule cuando se evapora 3 moles de agua a 2.5 atm y 100°C. suponga que el volumen del agua líquida es despreciable comparado con el volumen del vapor a 100°C .suponga un comportamiento de gas ideal. Solución Volumen del vapor Como el volumen del agua es despreciable, se toma el volumen del vapor como la variación del volumen. 33. el trabajo realizado para comprimir un gas es de 900J, como resultado liberan 100 J de calor hacia los alrededores. Calcule el cambio de energía de gas SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 34. Un trozo de plata con una masa de 362 g tiene una capacidad calorífica de 85,7 J/ °C. ¿Cuál es el calor específico de la plata? Solución: 35. una muestra de 0.1375g de magnesio solido se quema en una bomba calorimétrica a volumen constante que tiene un capacidad calorífica de 1769J/°C. el colorímetro contiene exactamente 300g de agua y el aumento de la temperatura es de 1.126°C. calcule el calor liberado por la combustión de Mg, en KJ/g y en KJ/mol. Solución Si un mol de Mg=24,4CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 36. calcule el calor de combustión de la siguiente reacción Solución 37. Calcule el calor de combustión de la siguiente reacción Solución 38. Calcule el cambio de entropía estándar para las siguientereacción a Solución39. Un jugador levanta una bola de boliche de 5.4 kg desde el suelo hasta una altura de 1.6 m y luego la deja caer al suelo. ¿Qué cantidad de trabajo, en J, se realiza para levantar la bola?CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Solución Como el trabajo que se realiza es igual a la energía que gana el cuerpo40. Untrozode500gramosdecobreque seencuentraa200ºC sesumergeendoslitrosde aguaa10 ºC mezclándoseisobáricay adiabáticamente. . encuentre la entropía del cobre cuando está en equilibrio. Solución Hallamos la variación de entalpia si sabemos que está a presión constante Nos pide la entropía del cobre al llegar al equilibrioCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS . 41. Un sistema absorbe360Jdecaloryrealizauntrabajode25J.Calcular la variación de energía interna Solución 42. Dada la reacción: Calcula el calor desprendido o absorbido cuando se descomponen 45 g de óxido de plata a 25 ºC. Dato: ∆Hºf Ag2O(s) = - 30,6 KJ/mol Solución Si el Peso molar de 124g/mol 2 moles = 248g 43. Un sistema termodinámico sigue un proceso en el cual su energía interna disminuye 400 J. Si al mismo tiempo se hacen 300 J de trabajo sobre el sistema, encuentre el calor transferido por, o hacía, el sistema.Solución Como el trabajo es realizado sobre el sistema tiene signo positivo. AdemásCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 44. Al quemarse la gasolina en un cilindro del motor de un coche se liberan 120 kJ. Si el trabajo realizado por los gases producidos en la combustión es de 50 kJ, calcula cuánto valdrá la variación de energía interna del sistema Solución 45. Calcula el calor de combustión de 250 g de propano teniendo en cuenta los siguientes datos: ∆Hºf C3H8(g) = - 103,8; ∆Hºf CO2(g) = -393,13; ∆Hºf H2O(l) = - 285,8 KJ/mol Solución Como es una reacción de combustión su ecuación es la siguiente 46. Calcula el calor de combustión de 1 kg de butano con los siguientes datos: ∆Hºf C4H10(g) = - 124,7; ∆Hºf CO2(g) = -393,13; ∆Hºf H2O(l) = - 285,8 KJ/mol SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Como es una reacción de combustión su ecuación es la siguiente 47. Calcula el calor de reacción en el siguiente proceso: Teniendo en cuenta los siguientes datos: ∆Hºf CH4 (g) = - 74,9; ∆Hºf CO2 (g) = -393,13; ∆Hºf H2O (l) = - 285,8; ∆Hºf CuO = - 155 KJ/mol Solución 48. a partir de los siguientes datos Calcule el cambio de entalpia para transformarSoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Simplificando y sumando ambas ecuaciones tenemos 49. calcule el trabajo realizado cuando se disuelven de estaño en un exceso de acido 1,00atm y 25°C. Solución 50. Un sistema termodinámico sigue un proceso en el cual su energía interna disminuye 500 J. Si al mismo tiempo se hacen 220 J de trabajo sobre el sistema, encuentre el calor transferido por, o hacía, el sistema.Solución Como el trabajo es realizado sobre el sistema tiene signo positivo. Además Como el calor es negativo significa que el sistema ha perdido calor. 51. ¿Cuánto trabajo hace el sistema cuando 1 mol de agua a 100ºC hierve y se convierte en un mol de vapor a 100ºC a una presión de 1 atm? Determine el cambio en la energía interna del vapor al evaporarse. Considere el vapor como un gas ideal. Solución SiCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Si despreciamos el volumen inicial ya que el volumen va a aumentar estamos en una expansión por lo que el trabajo va a ser negativo 52. El trabajo realizado cuando se comprime un gas en un cilindro es de 462 J. durante este proceso hay una transferencia de calor de 128 J del gas hacia los alrededores. Calcule el cambio de energía para este proceso. Solución 53. Calcule la cantidad de calor en (KJ) por 400g de mercurio cuando se calienta desde 10°C hasta 15°C. SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 54. Un gas ideal inicialmente a 300 K se expande en forma isobárica a una presión de 2.5 kPa. Si el volumen aumenta de 1 m3 a 3 m3 y se agregan 12500 J de calor al sistema, encuentre: a. el cambio en la energía interna del gas y b. su temperatura final.Solución a. b. Calcular la temperatura final aplicaremos la ley de charles si P es constante 55. Se confina gas nitrógeno (m = 1.00 kg) en un cilindro con un émbolomovible expuesto a presión atmosférica normal. Se agrega una cantidad de calor (Q = 25000 cal) al gas en un proceso isobárico y su energía interna aumenta en 8000 cal. (a) ¿Cuánto trabajo realizó el gas? (b) ¿Cuál es el cambio en el volumen? Solución a. b.CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 56. Un gas se expande y realiza un trabajo sobre los alrededores igual a 279J al mismo tiempo, absorbe 216J de calor de los alrededores. ¿cuál es el cambio en la energía del sistema? Solución Como el sistema realiza el trabajo , el trabajo es negativo Como absorbe calor , el calor es positivo 57. Un trozo de 6,22Kg de cobre metálico se calienta desde 20,5°C hasta 324,3°C. calcule el calor absorbido (en kJ) por el metal. Solución 58. Calcule la cantidad de calor liberado en (KJ) por 366g de mercurio cuando se enfría desde 77°C hasta 12°C. SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 59. Una hoja de oro que pesa 10g y se encuentra a una temperatura 18°C se coloca sobre una hoja de hierro que pesa 20g y que está a una temperatura de 55,6°C. ¿Cuál es la temperatura final de la combinación de los dos metales ? suponga que no hay pérdida de calor hacia los alrededores. ; Solución 60. El cambio de entalpia estándar de formación para la siguiente reacción es 436,4kJ: Calcule la entalpia estándar de formación del hidrogeno atómico (H). Solución 61. De los siguientes calores de combustiónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Calcule la entalpia de formación del metanol ( ) a partir de sus elementos. S Ordenamos para aplicar la ley de Hees 62. Una muestra de 0.5865 g de ácido láctico se quema en un calorímetro cuya capacidad calorífica es de 4.182 kJ/ºC. La temperatura aumenta de 23.10ºC a 24.95ºC. Calcule el calor de combustión (a) del ácido láctico por gramo y (b) por mol. Solución a. Si en 0,5865g libera 7,74kJCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS b. Si un mol de pesa 63. El peróxido de hidrógeno puede descomponerse en agua y oxígeno por la reacción: Calcule el valor de q cuando 5.00 g de se descompone a presión constante. Solución 64. Cuando un estudiante mezcla 50 ml de HCl 1.0 M y 50 mL de NaOH 1.0 M en un calorímetro de vasos de café, la temperatura de la disoluciónresultante aumenta de 21.0ºC a 27.5ºC. Calcule el cambio de entalpía de la reacción, suponiendo que el calorímetro pierde una cantidadinsignificante de calor, que el volumen total de la disolución es de 100 mL, que su densidad es de 1.0 g/mL y que su calor específico es de 4.18J/g-K. Solución Si Son 100ml de solución En la reacciónSiCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 65. El cambio de entalpía estándar para la reacción: Es de 178.1 kJ. A partir de los valores de las entalpías estándar de formación de CaO(s) y CO2(g) ,calcule la entalpía estándarde formación de CaCO3(s). Solución 66. Determina la variación de entropía en la reacción:Datos: SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 67. El trabajo realizado para comprimir un gas es de 98 J. Como resultado, liberan 67 J de calor hacia los alrededores. Calcule el cambio de energía del gas. Solución: 68. Dadas las entalpías estándar de formación: Hallar la entalpía de la siguiente reacción: Solución 69. Calcula el calor de formación del ácido metanoico (HCOOH), a partir de los siguientes calores de reacción: SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 1. 2. 3. 4. 70. Calcula el calor de formación del óxido de cinc con los siguientes datos:SoluciónCAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIASBibliografíaEjercicios extraídos de: - http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap15.pdf - http:colegiosansaturio.com/web_depto_ciencias/ejercicios/2bach/2TERMOQUI MICA.doc - http://www.ivlabs.org/6to_de_medicina/entropia_energialibre.doc - Raymond Chang “Química” - Brown LeMay Bursten “Química la ciencia central”CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL