Examen resuelto

1. (40 puntos)
□ En un sistema CERRADO solo intercambia energía con los alrededores
□ Todos los procesos tienden al equilibrio F V
□ En una pared o limite SEMIPERMEABLE el sistema permite el intercambio selectivo de materia con los alrededores
□ El trabajo es máximo en un procesos irreversible F V
□ CALOR es la energía en tránsito de un sistema a otro por una diferencia de temperatura entre ambas
□ La capacidad calorífica es una función de estado F V
□ ENERGIA INTERNA es la energía almacenada en un sistema, debida a la energía del movimiento de las moléculas, la
vibración de los átomos, la rotación de los mismos, etc.
□ En un proceso adiabático, la temperatura permanece constante F V
□ Las siguientes equivalencias, se dan cuando el proceso es: isotérmico (T), isobárico (P), isocórico (V) o adiabático (A)
a) U = 0 (T) b) w = 0 (V) c) q = 0 (A) d) q = U (V)
e) q = H (P) f) U = – w (A) g) H = 0 (T) h) q = w (T)
□ Identificar las siguientes como propiedad intensiva (I) o extensiva (E) del sistema, y si es una función de estado (FE) o
función de línea (FL) si no corresponde a ninguna marcar con una X
a) Temperatura (I) (FE) b) Energía Interna (E) (FE) c) Calor (X) (FL)
d) Trabajo (X) (FL) e) Potencial de reducción (I) (FE) f) Entropía (E) (FE)
□ Para los siguientes procesos, indicar si aumenta (+) o disminuye la entropía (–)
a) el hielo se funde (+) b) el cloruro de amonio se disuelve en agua (+)
c) el vapor se condensa (–) d) se esparce perfume en una sala (+)
□ La función de Gibbs, se determina a volumen constante F V
□ Enuncie la Primera Ley de la Termodinámica
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA — LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA. ESTA LEY PERMITE DEFINIR EL
CALOR COMO LA ENERGÍA NECESARIA QUE DEBE INTERCAMBIAR EL SISTEMA PARA COMPENSAR LAS DIFERENCIAS ENTRE TRABAJO Y ENERGÍA
INTERNA.
□ Enuncie la Segunda Ley de la Termodinámica
ESTA LEY PREDICE LA DIRECCIÓN EN LA QUE DEBEN LLEVARSE A CABO LOS PROCESOS TERMODINÁMICOS,
 ESTABLECE, LA IMPOSIBILIDAD DE CONVERTIR COMPLETAMENTE TODA LA ENERGÍA DE UN TIPO EN OTRO SIN PÉRDIDAS. DE ENERGIA
 DEFINE LA ENTROPÍA, PARA UN SISTEMA AISLADO (QUE NO INTERCAMBIA MATERIA NI ENERGÍA CON SU ENTORNO), LA VARIACIÓN DE LA
ENTROPÍA SIEMPRE DEBE SER MAYOR QUE CERO EN LOS PROCESOS IRREVERSIBLES.
□ Enuncie la Tercera Ley de la Termodinámica
AFIRMA QUE ES IMPOSIBLE ALCANZAR UNA TEMPERATURA IGUAL AL CERO ABSOLUTO MEDIANTE UN NÚMERO FINITO DE PROCESOS FÍSICOS.
A MEDIDA QUE UN SISTEMA DADO SE APROXIMA AL CERO ABSOLUTO, SU ENTROPÍA TIENDE A CERO.
LA ENTROPÍA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS PUROS PUEDE CONSIDERARSE CERO BAJO TEMPERATURAS IGUALES AL CERO ABSOLUTO.

2. A. (15 puntos) En un calorímetro a volumen constante se introducen 0,50 g de un alimento, la capacidad calorífica
del calorímetro es de 350 J K– 1
, el calorímetro contiene 250 g agua, luego de la combustión completa del
alimento, la temperatura del se incrementa de 18 ºC a 19,1 ºC. Determine cuantas kcal contiene 100 g del
alimento
2
1
2
0,5
350
250
18º
19,1º




J
Kcalorim
m g
C
g H O
T C
T C
 
2
2
0
250
  
 

ALIM H O calorim
ALIM H O calorim
ALIM
q q q
q q q
q g 4,184
J
g ºC
1.1º 350
J
C
K
1.1  K
1535,6
      
ALIMq J
1535,6 0,5
100
307120
 


J g
x g
x J
1

cal
4,184 J
1
1000

kcal
cal
73,4   kcal
B. (15 puntos) La entalpia de formación del dióxido de carbono es de – 393,5 kJ/mol, la entalpia de formación del
agua es de – 285,8 kJ/mol, la entalpia de combustión del etano es de – 1559,8 kJ/mol. Determine el cambio
de entalpia de formación del etano
2 2
1
22 2 2
7
22 6 2 2 2
393,5
285,8
2 3 1559,8
   
   
    
kJC O CO H
mol
kJH O H O H
mol
kJC H O CO H O H
mol
Reordenando adecuadamente (Ley de Hess)
22 2C O 22 CO
3
22 2
787
3
 

kJH
mol
H O 23 H O
2
857,4
2
  kJH
mol
CO 23 H O 7
22 6 2 C H O
2 2 6
1559,8
2 3 84,6
 
   
kJH
mol
kJC H C H H
mol

3. C. (15 puntos) Sean los siguientes potenciales de reducción:
½ O2 + 2H+
+ 2e–
 H2O Eo´ = + 0,816 v
NAD+
+ H+
+ 2e–
 NADH Eo´ = – 0,320 v
Para la reacción:
NADH + H+
+ ½ O2  NAD+
+ H2O
Determinar: a) Gº´, b) keq´ y c) ¿Cuántos moles de ATP pueden generarse teóricamente por cada mol de
NADH, si la energía libre de síntesis de ATP en condiciones celulares es de – 52 kJ/mol?
 ) º´ 0,816 0,320 1,136
º´ º´ 2 96,5
    
      kJ
V
a E V V V
G n F E
1,136 mol
V 219,2  kJ
mol
 ´
219250º´
´ 388,314 298
) º´ ln
2,7 10
 

   
   
eq
G
R T
eq
b G R T k
k e e
52 1
)
219,2
4,2



kJ
mol
kJ
mol
mol ATP
c
x
x mol ATP
D. (15 puntos) La k´eq (ATP ↔ AMPc + PPi) es de 0,065. Si la Gº´ para la hidrolisis de ATP a AMP + PPi es de
– 8 kcal/mol. Calcular la Gº´ la hidrolisis de AMPc a AMP
´
0,065
º´ 8
º´ ?
  
   
  
eq
kcal
mol
ATP AMPc PPi k
ATP AMP PPi G
AMPc AMP G
´
0,065 º´ 1,62   kcal
moleqk G
AMPc PPi  ATP º´ 1,62  kcal
molG
ATP  AMP PPi º´ 8
º´ 9,62
 
  
kcal
mol
kcal
mol
G
AMPc AMP G

4. (40 puntos)
□ En un sistema AISLADO no intercambia energía con los alrededores
□ Todos los procesos se alejan del equilibrio F V
□ En una pared o limite IMPERMEABLE el sistema no permite el paso de materia con los alrededores
□ El trabajo es máximo en un procesos reversible F V
□ ENERGIA INTERNA es la energía almacenada en un sistema, debida a la energía del movimiento de las moléculas, la
vibración de los átomos, la rotación de los mismos, etc.
□ La capacidad calorífica es una función de línea F V
□ CALOR es la energía en tránsito de un sistema a otro por una diferencia de temperatura entre ambas
□ En un proceso adiabático, la temperatura permanece constante F V
□ Las siguientes equivalencias, se dan cuando el proceso es: isotérmico (T), isobárico (P), isocórico (V) o adiabático (A)
a) q = w (T) b) U = – w (A) c) q = U (V) d) q = H (P)
e) w = 0 (V) f) q = 0 (A) g) H = 0 (T) h) U = 0 (T)
□ Identificar las siguientes como propiedad intensiva (I) o extensiva (E) del sistema, y si es una función de estado (FE) o
función de línea (FL) si no corresponde a ninguna marcar con una X
a) Trabajo (X) (FL) b) Entalpia (E) (FE) c) Entropía (E) (FE)
d) Calor (X) (FL) e) Potencial de reducción (I) (FE) f) Temperatura (I) FE)
□ Para los siguientes procesos, indicar si aumenta (+) o disminuye la entropía (–)
a) el hielo se funde (+) b) el cloruro de amonio se disuelve en agua (+)
c) el vapor se condensa (–) d) se esparce perfume en una sala (+)
□ La función de Gibbs, se determina a temperatura constante F V
□ Enuncie la Primera Ley de la Termodinámica
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA — LA ENERGIA NO SE CREA NI SE DESTRUYE, SOLO SE TRANSFORMA. ESTA LEY PERMITE DEFINIR EL
CALOR COMO LA ENERGÍA NECESARIA QUE DEBE INTERCAMBIAR EL SISTEMA PARA COMPENSAR LAS DIFERENCIAS ENTRE TRABAJO Y ENERGÍA
INTERNA.
□ Enuncie la Segunda Ley de la Termodinámica
ESTA LEY PREDICE LA DIRECCIÓN EN LA QUE DEBEN LLEVARSE A CABO LOS PROCESOS TERMODINÁMICOS,
 ESTABLECE, LA IMPOSIBILIDAD DE CONVERTIR COMPLETAMENTE TODA LA ENERGÍA DE UN TIPO EN OTRO SIN PÉRDIDAS. DE ENERGIA
 DEFINE LA ENTROPÍA, PARA UN SISTEMA AISLADO (QUE NO INTERCAMBIA MATERIA NI ENERGÍA CON SU ENTORNO), LA VARIACIÓN DE LA
ENTROPÍA SIEMPRE DEBE SER MAYOR QUE CERO EN LOS PROCESOS IRREVERSIBLES.
□ Enuncie la Tercera Ley de la Termodinámica
AFIRMA QUE ES IMPOSIBLE ALCANZAR UNA TEMPERATURA IGUAL AL CERO ABSOLUTO MEDIANTE UN NÚMERO FINITO DE PROCESOS FÍSICOS.
A MEDIDA QUE UN SISTEMA DADO SE APROXIMA AL CERO ABSOLUTO, SU ENTROPÍA TIENDE A CERO.
LA ENTROPÍA DE LOS SÓLIDOS CRISTALINOS PUROS PUEDE CONSIDERARSE CERO BAJO TEMPERATURAS IGUALES AL CERO ABSOLUTO.

5. A. (15 puntos) En un calorímetro a volumen constante se introducen 0,35 g de un alimento, la capacidad calorífica
del calorímetro es de 1 350 J K– 1
, el calorímetro contiene 500 g agua, luego de la combustión completa del
alimento, la temperatura del se incrementa de 18,00 ºC a 18,42 ºC. Determine cuantas kcal contiene 100 g del
alimento
2
1
2
0,35
1350
500
18º
18,42º




J
Kcalorim
m g
C
g H O
T C
T C
 
2
2
0
500
  
 

ALIM H O calorim
ALIM H O calorim
ALIM
q q q
q q q
q g 4,184
J
g ºC
0,42 º 1350
J
C
K
0,42  K
1445,6
      
ALIMq J
1445,6 0,35
100
413040
 


J g
x g
x J
1

cal
4,184 J
1
1000

kcal
cal
98,7   kcal
B. (15 puntos) La entalpia de formación del dióxido de carbono es de – 393,5 kJ/mol, la entalpia de formación del
agua es de – 285,8 kJ/mol, la entalpia de formación del naftaleno es de 74,8 kJ/mol. Determine el cambio de
entalpia de combustión del naftaleno
     
10 8 2 2 212 10 4 ?
10 393,5 4 285,8 74,8 5153
    
         
kJ kJ kJ kJ
mol mol mol mol
C H O CO H O H
H
También por la Ley de Hess
10C 2 2
2
10 10 3935
4
    kJO CO H
mol
H 2 2
10 8
2 4 1143,2
10
   

kJO H O H
mol
C H C 24 H
10 8 2 2 2
74,8
12 10 4 5153
 
    
kJH
mol
kJC H O CO H O H
mol

6. C. (15 puntos) Sean los siguientes potenciales de reducción:
½ O2 + 2H+
+ 2e–
 H2O Eo´ = + 0,816 v
FAD + 2H+
+ 2e–
 FADH2 Eo´ = – 0,219 v
Para la reacción:
FADH2 + ½ O2  FAD + H2O
Determinar: a) Gº´, b) keq´ y c) ¿Cuántos moles de ATP pueden generarse teóricamente por cada mol de
FADH2, si la energía libre de síntesis de ATP en condiciones celulares es de – 52 kJ/mol?
 ) º´ 0,816 0,219 1,035
º´ º´ 2 96,5
    
      kJ
V
a E V V V
G n F E
1,035 mol
V 199,8  kJ
mol
 ´
199755º´
´ 358,314 298
) º´ ln
1,035 10
 

   
   
eq
G
R T
eq
b G R T k
k e e
52 1
)
199,8
3,8



kJ
mol
kJ
mol
mol ATP
c
x
x mol ATP
D. (15 puntos) La Gº´ (ATP ↔ AMPc + PPi) es de + 1,62 kcal/mol. Si la k´eq para la hidrolisis de ATP a AMP + PPi
es de 7,37105
. Calcular la Gº´ la hidrolisis de AMPc a AMP
´ 5
º´ 1,62
7,37 10
º´ ?
   
   
  
kcal
mol
eq
ATP AMPc PPi G
ATP AMP PPi k
AMPc AMP G
´ 5
7,37 10 º´ 8    kcal
moleqk G
AMPc PPi  ATP º´ 1,62  kcal
molG
ATP  AMP PPi º´ 8
º´ 9,62
 
  
kcal
mol
kcal
mol
G
AMPc AMP G