Este documento contiene 12 ejercicios de termodinámica y química física con sus respectivas respuestas. Los ejercicios cubren temas como trabajo, calor, cambios de entropía y energía libre de Gibbs para procesos y reacciones químicas que involucran gases ideales y sustancias en diferentes estados.

1. Termodinámica 1
Juan Chamorro G.
Guía de Ejercicios 2: Físico-Química I
(2º Año Plan Común)
Ejercicio 1.- Una máquina de vapor opera entre 150 y 30 °C y realiza 1000 joules de
trabajo. ¿Cuál es la cantidad mínima de calor que debe sacarse desde la fuente térmica
con el fin de realizar ese trabajo?. ¿Cuál de las siguientes opciones dará el mayor
aumento en la eficiencia de la máquina: (a) Un aumento ∆T en la temperatura de la
fuente a alta temperatura, (b) Una disminución ∆T en la temperatura de la fuente a baja
temperatura.
(Respuesta: Calor mínimo extraído = 3525 joules ; eficiencia (a) = [ (T2 – T1) +
∆T] / (T2 + ∆T) ; eficiencia (b) = [ (T2 – T1) + ∆T] / T2 ; eficiencia (b) > eficiencia
(a) )
Ejercicio 2.- El estado inicial de un mol de gas ideal es P = 10 atm y T= 300 °K. Si el
gas disminuye su presión hasta 1 atm, calcule el cambio de entropía si el proceso se
realiza: (a) isotérmicamente, (b) adiabática y reversiblemente y (c) a volumen
constante.
(Respuesta : (a)19,14 joules/°K, (b) cero, (c) -28,62 joules /°K)
Ejercicio 3.- Un mol de gas ideal se somete a la siguiente serie de pasos: (a)
Comenzando a 300 ºK y a 10 atm, el gas se expande libremente en el vacío hasta
triplicar su volumen, (b) después el gas se caliente hasta 400 ºK a volumen constante,
(c) luego se expande isotérmica y reversiblemente hasta que su volumen se triplica
nuevamente y (d) finalmente el gas se enfría reversiblemente hasta 300 ºK a presión
constante. Calcule ∆U, ∆H, q, w y ∆S en el gas.
(Respuesta : ∆U = 0, ∆H = 0, q = w = 2322 joules y ∆S = 15,88 joules/°K)
Ejercicio 4.- Desde 298 °K hasta su temperatura de fusión de 1048 °K, la capacidad
calórica molar a presión constante del RbF esta dada por :
Cp = 7,97 + 9,2.10-3
T + 1,21.105
T-2
[calorías/°K]
y desde su temperatura de fusión hasta 1200 °K su capacidad calórica molar a presión
constante esta dada por :
Cp = -11,30 + 0,833.10-3
T + 350,7.105
T-2
[calorías/°K]
A su temperatura de fusión el calor molar de fusión del RbF es de 6300 calorías.
Calcule el aumento de entropía de 1 mol de RbF cuando se calienta desde 300 hasta
1200 °K.
(Respuesta : 25,87 unidades de entropía)

2. Termodinámica 2
Juan Chamorro G.
Ejercicio 5.- Calcule ∆H1000 y ∆S1000 para la reacción :
Pb(l) + ½ O2(g) = PbO(s)
(Respuesta: ∆H1000 = -51855 calorías y ∆S1000 = -23,25 unidades de entropía)
Ejercicio 6.- ) Un mol de cobre a una temperatura uniforme de 0 ºC se pone en contacto
térmico con un segundo mol de cobre que se encuentra inicialmente a 100 ºC. Calcule
la temperatura de los dos moles del sistema el cual se encuentra contenido
adiabáticamente, cuando se alcanza el equilibrio térmico. ¿Cuánto calor es transferido
y cuánta entropía es producida?. La capacidad calórica molar a presión constante del
cobre sólido varía con la temperatura según: cp = 22,64 + 6.28.10-3
.T (J/mol. ºK)
(Respuestas : 323 ºK, calor transferido = 1233 Joules, ∆S irrev. = 0,6 J /ºK)
Ejercicio 7.- Cual de los siguientes procesos libera más calor ?
(a) Oxidación del grafito a CO a 1000°K
(b) Oxidación del diamante a CO a 1000°K
(Respuesta: H(diamante, 1000°K) – H(grafito, 1000°K) = 227 calorías. El proceso (b) es 227 calorías
por mol de C más exotérmico que el proceso (a) )
Ejercicio 8.- Un recipiente adiabático contiene 1000 gramos de aluminio liquido a 700
°C. Calcule la cantidad de Cr2O3 que debe agregarse al aluminio liquido, con el cual
reacciona para formar Cr y Al2O3, que elevaría la temperatura a 1000 °C de la mezcla
resultante formada por Al2O3(s), Cr(s) y Cr2O3(s). La temperatura inicial del Cr203 agregado
es de 25 °C.
(Respuesta: 12,68 kilos)
Ejercicio 9.- 1,5 moles de un gas diatómico ideal se comprimen adiabáticamente desde
25 ºC y 3 atm hasta 10 atm. Calcular el cambio de entropía ∆S si dicho proceso se lleva
a cabo:
a) Reversiblemente
b) Irreversiblemente (partiendo del estado inicial, considere una expansión
isobárica seguida de un compresión isotérmica)
(Respuestas : ∆S rev = 0, ∆S irrev = 0.808 cal /ºK) )
Ejercicio 10.- ) Dos moles de un gas ideal ( cv = 1.5 R, R = 1,986 cal/mol-ºK) se
encuentran contenidos adiabáticamente a 30 atmósferas y a 298 ºK. Súbitamente la

3. Termodinámica 3
Juan Chamorro G.
presión cambia a 10 atmósferas como resultado de lo cual el gas sufre une expansión
adiabática irreversible, durante la cual se realizan 500 calorías de trabajo. Muestre que
la temperatura final del gas, después de la expansión irreversible, es mayor que la que
hubiese alcanzado el gas si la expansión 30 a 10 atmósferas se hubiese realizado en
forma reversible. Calcule la entropía producida como resultado de la expansión
irreversible.
(Respuesta: T rev = 192 ºK, T irrev = 214ºK, ∆S irrev = 1,07 cal /ºK))
Ejercicio 11.- Calcule ∆H1800 para la reacción:
Mn(l) + ½ O2(g) = MnO(s)
(Respuesta: ∆H1800 = -96750 calorías)
Ejercicio 12.- Los calores y entropías de formación a 298 °K de diferentes óxidos de
vanadio, a partir de vanadio metálico y oxigeno gaseoso, se muestran en la siguiente
tabla :
Oxido ∆H298
(kcal/mol de óxido)
∆S298
(calorias/°k-mol de óxido)
VO - 103,2 - 22,1
V2O3 - 291,3 - 85,6
VO2 - 170,6 - 43,9
V2O5 - 370,6 -105,4
A partir de ésta información calcule ∆G298, ∆H298 y ∆S298 para las siguientes reacciones :
(a) 4VO(s) + O2(g) = 2V2O3(s)
(b) 2V2O3(s) + O2(g) = 4VO2(s)
(c) 4VO2(s) + O2(g) = 2V2O5(s)
(Respuesta: (a) ∆H298= -169,8 kcal, ∆S298= -82,8 unidades de entropía, ∆G298 = -145,1
kcal ; (b) ∆H298 = -99,8 kcal, ∆S298 = -4,4 unidades de entropía, ∆G298 = -98,5 kcal ;
(c) ∆H298 = -58,8 kcal, ∆S298 = -35,2 unidades de entropía, ∆G298 = -48,31 kcal )