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    Serie No. 6

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    Series Termodinamica de Mendoza Nieto de la Facultad de Quimica

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    Termodinámica Facultad de Química, UNAM

    SERIE No. 6
    1. Considere un ciclo de Carnot reversible, donde una mol de gas ideal diatómico
    es sometido a una expansión isotérmica desde 5.0 L hasta que su volumen es
    cuatro veces el inicial, a 650 °C. Seguida de una expansión adiabática hasta que
    la temperatura disminuye a 200 °C. Posteriormente, el sistema es sometido a una
    compresión isotérmica y una subsecuente compresión adiabática, hasta que se
    alcanza el estado inicial descrito por 650 °C y 5.0 L.
    Calcule:
    a. El volumen en los estados c y d.
    b. W, Q, U, H y S para cada etapa y el ciclo.
    c. La eficiencia de la máquina térmica en procentaje.
    d. La presión del gas en los estados a, b, c y d.
    Exprese todos los resultados en unidades del sistema internacional.

    2. Un mol de hidrógeno gaseoso, que puede ser considerado como ideal, es


    calentado desde 25 C hasta 730 C. Considere la siguiente expresión de ̅̅̅
    𝐶𝑃
    como función de la temperatura para hidrógeno:
    ̅̅̅
    CP = 27.28 + 3.26x10−3 T + 5x104 T −2 Donde: ̅̅̅
    𝐶𝑃 = [J/(mol*K)]
    Calcule el cambio de entropía en J/K, si el proceso ocurre a:
    a) Volumen constante.
    b) Presión constante.

    3. La entropía a 25 C para CO, CO2 y O2 son:


    ° ° °
    𝑆𝐶𝑂 (g) = 197.67 J∙K-1∙mol-1, 𝑆𝐶𝑂2
    (g) = 213.74 J∙K ∙mol y 𝑆𝑂2 (g) = 205.14 J∙K ∙mol
    -1 -1 -1 -1

    La dependencia de la capacidad calorífica molar a presión constante con la


    temperatura se muestra a continuación:
    ̅̅̅
    𝐶 𝑃 (g) = 31.08 – 1.452x10 T + 3.142x10 T – 1.497x10 T [=] J∙K ∙mol
    -2 -5 2 -8 3 -1 -1
    𝐶𝑂

    ̅̅̅
    𝐶𝑃 𝐶𝑂2 (g) = 18.86 + 7.937x10-2 T – 6.783x10-5 T2 + 2.443x10-8 T3
    ̅̅̅
    𝐶𝑃 𝑂2 (g) = 30.81 – 1.187x10-2 T + 2.397x10-5 T2

    Considerando la información anterior, calcule el cambio de entropía a 475 K


    para la descomposición de tres mol de CO2 en CO y O2.
    Exprese el resultado en unidades del sistema internacional.

    Semestre 2022-I Dr. Juan Arturo Mendoza Nieto


    Termodinámica Facultad de Química, UNAM

    4. Calcula el cambio en la energía de Gibbs y Helmholtz a 50 ºC, para una mol


    de gas ideal que es comprimido reversiblemente desde 2 kPa hasta 16 kPa.
    a) Exprese el resultado en kJ.
    b) Mencione si el proceso ocurre espontáneamente o no.

    5. Para la combustión completa de una mol de etano, considere la información de


    la Tabla 1.

    Tabla 1. Entalpías y entropías a 25 °C y 1 atm.


    C2H6(g) O2(g) CO2(g) H2O(l)
    ° -84.68 0 -393.15 -285.85
    𝚫𝑯𝒇 [kJ/mol]
    S° [J/(mol*K)] 229.5 205.04 213.68 69.95

    a) CalculeH, U, S, G y A de combustión a 25 ºC. Exprese los resultados


    en unidades del sistema internacional.
    b) Indique si la reacción de combustión es endotérmica o exotérmica y si
    ocurre espontáneamente o no.

    6. Determine el Gº y Aº para la formación de una mol de metano en estado


    gaseoso a partir de sus compuestos en su forma más estable.

    La entalpía de formación de una mol de metano a 25 ºC y 1 atm es -74.9 kJ/mol.


    Considere los valores de entropía reportados en la Tabla 2.

    Tabla 2. Entropías a 25 °C y 1 atm.


    CH4(g) C(grafito) H2(g)
    Sº (J/mol*K) 186.3 5.6 130.7

    Indica si la reacción de formación ocurre de forma espontánea o no.

    Semestre 2022-I Dr. Juan Arturo Mendoza Nieto

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