ejercicios resultos

4. Inicialmente se encuentran 454 g de aire a la presión de 2,81 kg/cm2 ocupando un volumen de 0,1416
m3. Mediante un proceso reversible reciben 22,68 kcal y efectúan un trabajo de 4422 kg·m. Cuál será
el cambio de entropía del aire si al final del proceso se encuentran a 1.76 kg/cm2 y cuál será el cambio
de entropía del universo?. Se tomará para el aire Cv = 0,172 cal g–1 K–1.
Solución:
Convertir la constante R, en las unidades del problema
0,082 ℓ 1
28,9
14,7
1
1
0,0254
1
1000ℓ
0,4536
1
= 0,0293
1,987
1
28,9
= 0,0687
Convertir el trabajo en kcal
4422
1
0,4536
0,0254
1
101,3
14,7
1000 ℓ
1
1
4,184
= 10,36

5. Inicialmente se encuentran 454 g de aire a la presión de 2,81 kg/cm2 ocupando un volumen de 0,1416
m3. Mediante un proceso reversible reciben 22,68 kcal y efectúan un trabajo de 4422 kg·m. Cuál será
el cambio de entropía del aire si al final del proceso se encuentran a 1.76 kg/cm2 y cuál será el cambio
de entropía del universo?. Se tomará para el aire Cv = 0,172 cal g–1 K–1.
Solución:
∆ = +
Hallar T1
=
2,81
100
1
0,1416
454 0,0293
= 299,1
Para Hallar T2
∆ = − ∆ = 22,68 − 10,36 = 12,32
∆ = − =
12320
0,172 454
+ 299,1 = 456,9

6. Inicialmente se encuentran 454 g de aire a la presión de 2,81 kg/cm2 ocupando un volumen de 0,1416
m3. Mediante un proceso reversible reciben 22,68 kcal y efectúan un trabajo de 4422 kg·m. Cuál será
el cambio de entropía del aire si al final del proceso se encuentran a 1.76 kg/cm2 y cuál será el cambio
de entropía del universo?. Se tomará para el aire Cv = 0,172 cal g–1 K–1.
Solución:
∆ = + =
∆ = +
∆ = 454 0,172 ln
456,9
299,1
+ 454 0,0687 ln
2,81 456,9
1,76 299,1
∆ = 60,9

7. Inicialmente se encuentran 454 g de aire a la presión de 2,81 kg/cm2 ocupando un volumen de 0,1416
m3. Mediante un proceso reversible reciben 22,68 kcal y efectúan un trabajo de 4422 kg·m. Cuál será
el cambio de entropía del aire si al final del proceso se encuentran a 1.76 kg/cm2 y cuál será el cambio
de entropía del universo?. Se tomará para el aire Cv = 0,172 cal g–1 K–1.
Solución:
Para el cambio de entropía de los alrededores, como es un proceso reversible
∆ = −60,9
Finalmente
∆ = 60,9 − 60,9 ∆ = 0

9. Se tiene 5 moles de agua sobreenfriada que se convierte en hielo a – 15⁰C y 1 atm. Calcule los valores
de Ssist, Salr, Suniv de este proceso (CP del agua y del hielo, en el intervalo de 0 a – 15⁰C son
75,3 J K–1 mol–1 y 37,7 J K–1 mol–1 respectivamente, ΔfH 6,01 kJ mol–1)
Solución:
= + ln ∆ = ∆ + ∆ ln
ℓ , → ,
Cambio de entropía del sistema
Entropía de solidificación a 0°C
∆ =
−6010 /
273
= −22,01
∆ = 37,7 − 75,3 = −37,6
∆ = −22,01 − 37,6 ln
258
273
5 = −99,4

10. Se tiene 5 moles de agua sobreenfriada que se convierte en hielo a – 15⁰C y 1 atm. Calcule los valores
de Ssist, Salr, Suniv de este proceso (CP del agua y del hielo, en el intervalo de 0 a – 15⁰C son
75,3 J K–1 mol–1 y 37,7 J K–1 mol–1 respectivamente, ΔfH 6,01 kJ mol–1)
Solución:
Cambio de entropía de los alrededores
∆ = 37,7 − 75,3 = −37,6
∆ = −6010 − 37,6 258 − 273 5 = −27230
∆ = −
−27230
258
= 105,5
Entropía del universo
∆ = −99,4 + 105,5 = 6,1

14. ∆ = ∆ − ∆
∆ = −484,21 − 298,15 K 0,15983 = −531,86
Acido acético (l)

15. Cambio de la entropía de formación Acido acético (l)
2 + 2 + →
∆ = 159,83 − 2 5,69 + 2 130,59 + 205,03
∆ = −317,76
∆ = −484,21 − 298,15 K −0,31776 = −389,47

17. Una cantidad de 19,2 g de etano ocupa 4,65 ℓ a 294 K, a) calcule
∆ , ∆ , ∆ cuando el gas se expande isotérmicamente contra una
presión externa de 0,50 atm hasta que el volumen es 6,87 ℓ, b) calcule
∆ , ∆ , ∆ si la misma expansión es reversible
Solución:
a) expansión isotérmicamente contra una presión externa
∆ = ln = 19,2
1
30
8,314 ln
6,87 ℓ
4,65 ℓ
∆ = 2,08
∆ = = − = −
∆
= −
0,5 6,87 − 4,65 ℓ
294
101,3
1 ℓ
∆ = −0,38
∆ = 2,08 − 0,38 ∆ = 1,7

18. Una cantidad de 19,2 g de etano ocupa 4,65 ℓ a 294 K, a) calcule
∆ , ∆ , ∆ cuando el gas se expande isotérmicamente contra una
presión externa de 0,50 atm hasta que el volumen es 6,87 ℓ, b) calcule
∆ , ∆ , ∆ si la misma expansión es reversible
Solución:
b) expansión reversible
∆ = ln = 19,2
1
30
8,314 ln
6,87 ℓ
4,65 ℓ
∆ = 2,08
∆ = −2,08
∆ = 0

20. Un mol de un gas ideal monoatómico esta inicialmente a 300 K y 15,0 atm de presión, y se
expande a una presión final de 1,0 atm. a) La expansión es adiabática y reversible, b) expansión
adiabática contra una presión externa de 1,0 atm. Calcule los valores de ΔsistS, ΔalrS y ΔunivS.
Solución:
a) La expansión es adiabática y reversible
∆ = 0
∆ = +
= 1,64 ℓ = 8,33 ℓ
= 300 = 101,6
∆ = 1 8,314 ln
101,6
300
+ 1 8,314 ln
8,33 ℓ
1,64 ℓ
∆ = 8,8 ≅ 0
∆ = 8,8 ≅ 0
OJO: Resolver el inciso b)

22. Las entalpias estándar de formación del agua líquida y del vapor de agua a 25°C son – 285,8
kJ/mol y – 241,8 kJ/mol respectivamente, y sus capacidades caloríficas son 75,3 J K–1 mol–1 y
33,6 J K–1 mol–1, determine H, S y G de condensación del agua a 100°C
Solución:
Entalpia:
( ) → ( ) ∆ = −40,9
Entropía:
∆ =
−40900
373
= −109,6
∆ = −40,9 − 373 −0,1096 ∆ = 0
Proceso en equilibrio (reversible)
Condición de espontaneidad:
<
−40900
−109,6
< 373 < 100℃