Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

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  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

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    UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

    ESCUELA DE PETRÓLEOSFISICOQUIMCA Y TERMODINAMICA

    PROFERSOR: Ing. Bolivar Enriquez FECHA: 2013-07-12

    NOMBRE: Pablo Antonio Chango DEBER: Nº 02CURSO: Cuarto Petróleos  CALIFICACION:TEMA: Eer!i!ios "egun#a $e%

    Lib!: Fi"i#!$%i&i#' D( L%i" R!&!

    )* U+ &! -( .'" i-(' &!+!'/&i#! $%( ("/1 ' 03C 4 $%( !#%5' ) -& "( (65'+-( 7'"/' )00 -&*

    C'#%' ( #'&bi! -( (+/!58' DATOS& ' 30 (C)1 ' 10 #*

    3

    )2' 100 #*3

    2* U+' (9i.('-!' $%( 9%+#i!+' (+/( 03C 4 23C /i(+( 0*0 -( (9i#'#i'* C'#%': '; ( /'b'

    5'' #!+.(' )00 .'&!" -( '.%' 4 b; ( #'! $%( 5i(-( ' 23C';DATOS&1 ' 0(C&2 ' 2+(C*agua ' 100g

    b;DATOS&1 ' 2+(C

    * P'' ( #i#! -( C'+!/ "( /'=' ( -i'.'&' P > V, "(?'' !" "i.+!" -( V, T, P, @U, @H 4 @S 5'' 

    #'-' %+! -( !" #%'/! 5'"!"*

    ∆ S= R ln (V 2V 1 )

    ∆ S=8.3144J 

    molK  ln ( 1001 )

    ∆ S=38.289226J 

    mol K Q=mc∆T  

    Q=100 g∗4.186J 

    g ° C ∗25° C 

    Q=10465J 

     L=∈∗Q=0.50∗10465 J Q=

     L∗T 2T 2−T 1

    Q=5232.5J ∗298.15

    298.15−273.15

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    A > B: El gas se en!uentra en el esta#o A a P1, )1 a la te*eratura &2, se ean#e isot/r*i!a*ente hasta

    B P2, )2, &2 #e )1 a )2 !on la absor!ión #el !alor 2 que es igual al trabao *i*o $2.

    Al au*entar el volu*en se ro#u!e un au*ento en el #esor#en #e las *ol/!ulas #el gas, en tal situa!ión

    P2˃P1

    ∆U =∫T 1

    T 2

    CvdT 

    ∆ H =∫T 1

    T 2

    CpdT 

    "ien#o evi#ente que 45 % 46 son iguales a !ero.B C: El gas en el esta#o B P2, )2, &2 se asila a#iabti!a*ente !on el in #e re#u!ir a !ero el luo #e

    !alor # ' 0, #e B a C se ro#u!e una eansión a#iabti!a #e )2  a )3 !on la #is*inu!ión #e la

    te*eratura &1, !o*o !onse!uen!ia el gas ier#e una !anti#a# #e energ8a igual a $ 2, en tal !aso se

    ro#u!e una #is*inu!ión #e 45 % 46, "eg9n la segun#a le% #e la ter*o#in*i!a " ' # ara siste*a

    reversible, en tal situa!ión #" ' 0.C D: El gas en el esta#o C P3, )3, &1 so*eti#o a la !onversión, se !o*ri*e isot/r*i!a*ente a &1

    !on la re#u!!ión #e volu*en #e )3 a ): !on una /r#i#a #e !alor ;1 '

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      >' 0.22 100

      22*

    * I-(+/i9i$%( %+ 5!#("! 5'' ' #%' U 0, H 0 4 S 0 4 (65i$%( "%" ("5%("/'"*

    En un ro!eso isoter*al reversible resenta 6' 0, 5' 0 uesto queD #6'Cv.

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    * A ) &! -( '.%' #!+.('-' ' 0ºC $%( ("/1 (+ %+ 9'"#! -( D(' "( '?'-( )0 &!(" -( '.%' ' 

    2ºC* E 7i(! "( 9%+-( 4 (+98' ' '.%'* L' (+/'58' -( 9%"i+ -( '.%' (" ∆H f$%=5941.3J 

    mol

    * C'#%' K'; ∆ H & Kb; T final  4 K#; ∆ S 5'' ( 5!#("!*

    a

    ¿C ¿ p=dH dT 

    Q=n∫T 1

    T 2

    C  pdT 

    C  p=f  (T )

    Q p=nC  p (T 2−T 1 )

    nC  p(T 2−T −1)=¿Q p=0

    Comoel %i%temae% adia'(tico :∑ ¿

    b; ( #'! ' #(! .'-!" (":

    ' 1*ol +:1.3J 

    mol

    El hielo gana !alor #es#e 273.1+F@

    '1*ol 7+.:GJ 

     K mol (T m=273.15 )

    $as 10 *oles #e agua ier#en !alor 23.1+

    ' 10*ol 7+.:GJ 

     K mol (T m=298.15 )

    Q1+Q2=Q3

    nC  p=(T m−273.15 )+nC  p8298.15−T m¿=5941.3

    T m=288.6 !K 

    #; C'&bi! -( (+/!58' 

    S1=∆H 

    273.15=

    5941.3

    273.15=21.75

    ) mol

    S2 %er( el cam'iodeentropía dedeel p$ntode f$%i*n+a%tala temperat$radelame,cla

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    * ) &! -( .'" i-(' &!+!'/&i#! $%( ("/1 ' 200 º "( (65'+-( '-i'b1/i#'&(+/( -( dm3

     '

    0 dm3

    * C'#%' ( #'&bi! -( (+/!58' 4 ' /(&5('/%' -( .'"*

    a

    T ∗V ( - −1)=con%tante   Por Poisson

    T 1

    ∗V 1

    (- −1)=T 2

    ∗V 2

    ( - −1)

    T 2

    T 1

    =(V 1V 2 )

    ( - −1 )

    T 2=(V 1V 2 )( - −1)

    ∗T 1

    T 2=(   550 )(

    5

    3−1)∗300

    T 2=61.633!K 

    b

     S= R∗C V ∗lnT 2

    T 1

     S=8.314∗5

    3  ∗ln

     61.633

    300

     S=−19.15 J mol.K 

    * D(iJ' '" (#%'#i!+(" ( /S/T  )V =Cp

    T  ( /S/T  ) =1

    T ∗ ( / H / )T −

    ~V &

    Cv∗lnT 2

    T 1+ R∗ln

    V 2

    V 1=0

    dV =dQ−  . dV  1ra le% #e la ter*o#in*i!a

    dV =T.dS− . dV  2#a le% #e la ter*o#in*i!a (dQ=T.dS)

    dS=dV 

    T   +

      . dV 

    T   

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    ( /S/T  )V =Cv

    T    &o*an#o la #eriva#a ar!ial

    P! !/! '-!:5 ' &,P

    dH =

    (/ H 

    /T 

     ) 

    ∗dT +

    (/ H 

    /

     )T 

    ∗d 

    dH =dV +  .dV +V.dodH =dQ−  . dV +  . dV +V .d

    dH 

    T   =dS+

    T ∗d

    "i el siste*a es reversible

    dS=

    ( / H /T  ) ∗dT T    +

    ( / H / )T ∗dT    −

    T ∗d  Igualan#o

    dS=Cp∗dT 

    T   +

    [( /H /  )T −V ]∗dT 

      Heran#o

    ( /S/ )∗T = 1T ∗[( / H / )∗T −V ]  

    Si ( .'" (" i-('

    dS=Cv∗dT 

    T   +

     

    T ∗dV 

     

    dS=Cv∗dT 

    T   +

     R

    V ∗dV 

      Integran#o

      S= R∗C V ∗lnT 2

    T 1+ R∗ln

    V 2

    V 1   si  S=0

     R∗C V ∗lnT 2

    T 1+ R∗lnV 2

    V 1=0  

    )0* L' #'5'#i-'- #'!89i#' -( '&!+i! "( -(9i+( &(-i'+/( ' (#%'#i+:

    C5 2,7+ = 2+,1010-3 &-1,++&-2J*ol-1@-1

    Cal!ular a 5 b "

    a "e re!ono!e queD

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    5' ∫T  1

    T  2

    CpdT 

    5'

    ¿¿

    ∫T  1

    T  2

    ¿ 2,7+ = 2+,1010-3 &-1,++&-2#&

    ue reresenta el 5 #el a*onia!o.

    5'

    ¿¿

    ∫300

    1000

    ¿ 2,7+ = 2+,1010-3 &-1,++&-2#&

    5' G7+,:+J*ol-1@-1

    b "' ∫T  1

    T  2

    CpdT  K&

    "'

    ¿¿

    ∫T  1

    T  2

    ¿ 2,7+ = 2+,1010-3 &-1,++&-2#&K&

    "'

    ¿¿

    ∫300

    1000

    ¿ 2,7+&-1

     = 2+,1010-2

     &-1,++&-1

    #&

    5' 3.1 J*ol-1@-1

    ))* ) &! -( '.%' "( #'i(+/' ' ) '/&"9(' -( 5("i+ ' 0ºC 7'"/' ( ("/'-! -( J'5! ' )00ºC* E#'! ("5(#89i#! -( '.%' (" ,)0 &!)) 4 ( #'! -( J'5!i='#i+ (" 220 . ) *C'#%' (#'&bi! -( (+/!58'*

    H2OKL;K2,); H2OKL;K,) º;

    En tal !asoD

    "&' nCIn&2KL1= 5!K&

    "&' 1*ol7G,G J*ol-1@-1In373,1+K273,1+=22M0JKg1GK1*ol 373,1+ F@

    "&' 23,02=10,2

    "&'132,0: JF@*ol-1

    )2* L' (#%'#i+ -( ("/'-! -( %+ .'" (" PKVb;RT "i(+-! CJ'bT#T2 -(iJ' %+' (#%'#i+ 5''#'#%' ( #'&bi! -( (+/!58' 5'' ( #'"! (+ $%( ) &! -( .'" "( "!&(/( ' %+ #'&bi! -( T) ' T2

    4 -( V) ' V2.

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    "e !ono!e queD

    #'#6=P#)

    "i el ro!eso es reversible #'" % #$'P#)

    &ene*osD

    dU =TdS0dV    dS=dU 

    T   +

     

    T dV 

    Enton!esD

    dS=CvdT 

    T   +

     

    T dV 

    Integran#o

    ∆ S=∫T 1

    T 2

    (a+'T +cT 2)dT 

    T   + R∫

    V  1

    V  2dV 

    V −'

    T 2

    (¿¿2−T 12)2

      + R lnV  2−'V  1−'

    ∆ S=a lnT  2

    T  1+' (T 2−T 1 )+c ¿

    )* )00 . -( ("/'?! KC52,2 &!)); ' )003C "( '?'-( ' )00. -( '.%' KC5, &! )); ' 2

    3C (+ %+ 9'"#! '-i'b1/i#!* C'#%' K'; ' /(&5('/%' 9i+' -( "i"/(&' 4 Kb; !" #'&bi!" -((+/!58' 5'' ( ("/'?! 4 ( '.%'*

    K'; En un siste*a a#iabti!o #'0

    ∑mi"Cpi"Ti

    Calor !e#i#o or el estaNo 'Calor gana#o or el agua

    100g " (25,52/118,69)(100−Tm)=100 g "(75,35 /18)(Tm−25)

    &' 2G,MM(C

    Kb; El !a*bio #e entro8a

    #" ' nC#&K&

    C es !onstante

    ∆ SSn=  100g

    118,7gmol−1

     "25,52J 

    mol°K   ln

     301,81

    373,15

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    9/15

    ∆ SSn=−4,55J 

    mol° K 

    ∆ S H  21=  100 g

    18 gmol−1

     "75,3J 

    mol° K   ln

      301,8

    298,15

    ∆ S H  21=5,1J 

    mol° K 

     )*) &! -( .'" i-(' &!+!'/&i#! i+i#i'&(+/( ' ) '/&!"9(' -( 5("i+ 4 00 "( "!&(/( ' %+' /'+"9!&'#i+ #8#i#' (J("ib( $%( i+#%4( !" "i.%i(+/(" 5'"!": '; #!&5("i+ i"!/&i#' ' 2'/&!"9('" b; i+#(&(+/! -( /(&5('/%' ' 00 ' 5("i+ #!+"/'+/( 4 #; /(&i+'#i+ -( #i#! '("/'-! i+i#i' &(-i'+/( ( #'&i+! "(?''-! 5! 5'bT* T'=' %+ -i'.'&' 4 #'#%'

    ∆U 2 ∆H 2 ∆ S .

    P

     2 ------------------

     1 ------------------

      1 2 &(@

    P'' ∆U  P'' S

    6 '0 "'Cln&2K&1-LlnP1KP2

    6 ' Cv &2-&1 "'+.7MJK*ol(@

    6'3

    2(8.314 ) (400−300)

    "'Cln&2K&1-0

    6'12:7.1JK*ol "'5

    2(6.314) ln( 400300 )

    6'-12:7.1JK*ol "' +.7 JK*ol(O

    "' Cln&2K&1-LlnP1KP2

  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

    10/15

    "'5

    2 Rln( 300400 )− Rln( 21 )

    P'' H  "'-11.73JK*ol(O

    5'0

    5'C &

    5' 2GG+JK*ol

    5' -2GG+JK*ol

    P'' ( #i#! #!&5(/!: 5 ' 0 6 ' 0 " ' 0.

    )* C'#%' ( #'&bi! -( (+/!58' -( ) &! -( b(+#(+! ' 23C #%'+-! ' 5(J(+#i+ "(

    i+#(&(+/' -( ) b' ' )000 b'* E #!(9i#i(+/( i"!b1i#! -( (65'+"i+ /&i#' ("∝=1.237 "10−3 ) −1  4 ' -(+"i-'- (" -( 0* .#&

    "e re!ono!e queD

    / %

    / p ¿

     ' / v

    /T  ¿

    .  ∝=

      1

    vo(/V 

    /)

    /%

    / p ¿=∝Vo  3=

    m

    vV =

    m

     3

    #s ' 1.236 "10

    −3

    °

    ) 70 g

    mol

    0.873g cm−3 G0-0.

    * ∆ S=−10.36J 

    mol°) 

    )* L' (#%'#i+ -( ("/'-! -( %+ .'" ("  V =nRT −n

    2

    a/V 

    2

    -(iJ' ' (#%'#i+ $%( -(9i+(%+ #'&bi! i"!/&i#! -( (+/!58' #!+ ' 5("i+*

  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

    11/15

    "e re!ono!e queD

    (/S // )T =(/V  //T ) 

    "ea la e!ua!iónD

     V =nRT −n2a/V 2

     dV =Vd=nRdT −[−2n2aVdV /V 4 ]

      (/V  //T ) =nR−2n2a /V  3

    (/V //T ) =nR / −(2n2a/V 3 ) 

    )* D(iJ' '" "i.%i(+/(" (#%'#i!+(" 

    ( / S/V  ) =Cv

    TV4  +

     5  6U +6S ¿ =T − [ /T / ]S

    ¿

    /S=CvdT 

    T   + 

    dV 

    ( / S/V  ) =Cv

    T  ( /T /V  ) + 

    "eg9n la teor8a #e los gases i#eales

    4 =  1

    V o( / v/T  )    Q  5=

      1

    V o( /V / )T 

    4 = 1T    Q 5= 1 

  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

    12/15

    &o*an#o la #eriva#a !on rese!to a " % *antenien#o la te*eratura !onstante se obtieneD

    ( /U /S ) =T − (/V 

    / S ) Por otro la#o

    dH =Td%+Vdp

    ( /H / S ) =T &(/ H 

    / )S=V 

    Enton!es

    [ // ( /H /S ) ]S=[/

    /S ( /H /  )S] 

    (/T / )S=(

    /V /S ) 

    Lee*lazan#o la e!ua!ión b

    (/V //S ) =T −  (/T // )S

    )* D'-' ' ('##i+:1

    2  7 2 ( g )+3

    2 H 2 (g )= 7 H 3 ( g ) , 5'' ' $%( '" #'5'#i-'-(" #'!89i#'"

    "!+:

    C5KN2; 27,28+3,26 "10−3

    T +0,50 " 105T −2

    C5KH2; 28,58+3,76 "10−3

    T −0,50 "105T −2

    C5KNH; 29,75+25,10 "10−3

    T −1,55 " 105T −2

    D(iJ' ' (#%'#i+ -( S 9 KT; #'#%' S ' 003, 003, 003 4 003 4 /'=' ' #%J' ' #%J' -( S > T*

     S=∫T  1

    T  2

    CpdT 

     S=(a+'T +cT −2 ) dT T 

  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

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     S=( aT  +'+ cT 3 )dT 

     S=a ln (T 2−T  1 )+' (T  2−T 1 )−c (T  2−2−T 1−2 )/2

    $os valores #e a, b % ! sonD

    a ' -2G,11

    b ' 0,01G1

    ! ' -1,++ 10+

    Lealizan#o las oera!ionesD

      S300=−18,0807J 

    molK 

      S500=−136,88 J mol K 

      S600=−146,37J 

    mol K 

      S700=−152,79J 

    mol K 

    )* C'#%' ( #'&bi! -( (+/!58' -( ) &! -( #i5/+ $%( "( "!&(/( ' ' /'+"9!&'#i+: KT ) 00 , P)  0 b';

    8   KT2  200 , P2  )0 b';*

    "e !ono!e queD

     S=Cp ln ( T  2T  1 )− R ln( 2 1 )

     S=2,5 R ln

    (

    200

    300

    )− R ln(

      98,7

    49,35

    )

     S=2,5∗8,314∗(−0,4 )−8,314∗0,69

     S=−14,25J 

    mol K 

  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

    14/15

    20* S( #'i(+/' 0 .'&!" -( '%&i+i! -( 003C ' 003C* E 5%+/! -( 9%"i+ (" 03C 4 ' (+/'58'

    -( 9%"i+ (" *.)* A-(&1", '" #'5'#i-'-(" #'!89i#'" -( 8$%i-! 4 "!i-! "!+: * 4 )* *

    )*&!)* C'#%' ( #'&bi! -( E+/!58'*

    D'/!"

    *' +0gr n'm

     9 

    &1'M00 (C G73(@ n'50 gr

    26.982 gr /mol

    &2'700 (C 73(@ n' 1.G+3 *ol

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  • 8/18/2019 Ejercicios Segunda Ley-Pablo Chango

    15/15

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