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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 )
$as 10 *oles #e agua ier#en !alor 23.1+
' 10*ol 7+.:GJ
K mol (T m=298.15 )
Q1+Q2=Q3
nC p=(T m−273.15 )+nC p8298.15−T m¿=5941.3
T m=288.6 !K
#; C'&bi! -( (+/!58'
S1=∆H
273.15=
5941.3
273.15=21.75
J
) mol
S2 %er( el cam'iodeentropía dedeel p$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+
V
T ∗d
"i el siste*a es reversible
dS=
( / H /T ) ∗dT T +
( / H / )T ∗dT −
V
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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∆ 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
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"'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+*
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"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 +
4
5 6U +6S ¿ =T − [ /T / ]S
¿
/S=CvdT
T +
dV
T
( / S/V ) =Cv
T ( /T /V ) +
T
"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
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&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
T
S=(a+'T +cT −2 ) dT T
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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/+ $%( "( "!&(/( ' ' /'+"9!&'#i+: KT ) 00 , P) 0 b';
8 KT2 200 , P2 )0 b';*
"e !ono!e queD
S=Cp ln ( T 2T 1 )− R ln( 2 1 )
S=2,5 R ln
(
200
300
)− R ln(
98,7
49,35
)
S=2,5∗8,314∗(−0,4 )−8,314∗0,69
S=−14,25J
mol K
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20* S( #'i(+/' 0 .'&!" -( '%&i+i! -( 003C ' 003C* E 5%+/! -( 9%"i+ (" 03C 4 ' (+/'58'
-( 9%"i+ (" *.)* A-(&1", '" #'5'#i-'-(" #'!89i#'" -( 8$%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
&3'MM0 (C 33(@
5R' 3:J
gr 26.982 gr
1mol ' 10M30.0G JK*ol
Cs' 31.G JK(@.*ol
Cl' 3:.3 JK(@.*ol"'?
P!#("! )
AKS; 003C ' AKS; 03C
"' n Cs lnT 3
T 1
"' 1.G+3 31.G JK(@.*ol ln933° K
873° K
"1' 3.17 JK(@.*ol
P!#("! 2
AKS; 03C ' AK; 03C
"' H:
T 3
"'10630.908 J /mol
933° K
"2' 11.3: JK(@.*ol
P!#("!
AKS; 003C ' AKS; 03C
"' n Cs lnT 3
T 1
"' 1.G+ 3:.3 JK(@.*ol ln973° K
933° K
"3' 2.MM: JK(@.*ol
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"&' "1 = "2 = "3
ST )* 3*&!