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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO                     ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS



PROBLEMAS 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:




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   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.


Solución




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  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.


      Solución




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  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 es




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  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/g

Solución:




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  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)




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  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·K

Solución


      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.

Solución




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  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/g




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Solución




  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.               ;



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      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?


      Solución




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26. 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.


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      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


      Solución




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  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


      Solución



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  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=24,4




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   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




           Solución




39. 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?




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   Solución
   Como el trabajo que se realiza es igual a la energía que gana el cuerpo




40. 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 equilibrio




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                                                          .


  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.
                                             Además


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  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
    Solución


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                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 transformar

Solución




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     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
     Si



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     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.


     Solución




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  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.

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  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.


     Solución




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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 combustión




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     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 7,74kJ


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        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 reacción


Si


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  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:



         Solución




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  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:




     Solución


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     1.

     2.

     3.

     4.




  70. Calcula el calor de formación del óxido de cinc con los siguientes datos:




Solución




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Bibliografía

Ejercicios 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”




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Problemas de qumica termodinamica

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS PROBLEMAS 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
  • 2. 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. Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 3. 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. Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 4. 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 es CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 5. 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/g Solución: CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 6. 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
  • 7. 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·K Solución 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. Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 8. 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/g CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 9. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Solución 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
  • 10. 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? Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 11. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS 26. 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
  • 12. 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 Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 13. 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 Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 14. 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=24,4 CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 15. 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 Solución 39. 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
  • 16. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Solución Como el trabajo que se realiza es igual a la energía que gana el cuerpo 40. 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 equilibrio CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 17. 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. Además CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 18. 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 Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 19. 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 transformar Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 20. 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 Si CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 21. 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. Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 22. 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
  • 23. 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. Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 24. 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 combustión CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 25. 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 7,74kJ CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 26. 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 reacción Si CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 27. 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: Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 28. 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: Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 29. 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: Solución CAMPOS VASQUEZ, HENRY QUIMICA INDUSTRIAL
  • 30. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ING: MIGUEL, MONTREUIL FRIAS Bibliografía Ejercicios 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