PROBLEMARIO DE TERMODINAMICA (GUÍA DE ESTUDIO)

1. Un chofer infla unos neumaticos a una presión de 28 lb/plg2 antes de salir a carretera una mañana. La temperatura promedio del aire dentro del neumatico es de 16oC. Después de recorrer cierta distancia encuentra que la presión es de 34 lb/plg2. Suponiendo que el volumen del neumatico no cambia, que no hay fugas y que el aire se comporta como un gas ideal, ¿cual ha sido el aumento en la temperatura del aire?

2. Un tanque contiene CO2 a una presión de 70 atm y una temperatura de 250oK. Suponiendo al CO2 como gas ideal y que el tanque tiene un volumen de 10 lt, calcúlese

a) La masa en Kg-moles de CO2 que contiene el tanque ( MC= 12, MO=16,
R=0.082 atm lt/mol oK
b) El incremento en la presión si la temperatura aumenta a 750oK.



3. 100 gr de benceno se comprimen de 10 a 100 atm, a una temperatura constante de 20oC. La compresibilidad del benceno es (T=94x10-6 atm-1 y aproximadamente constante en el intervalo entre 1 y 100 atm. Si la densidad del líquido a 20oC es (=0.88 g/cm3, calcúlese el trabajo reversible realizado sobre el benceno en esta compresión.

Sugerencia: [pic


4. 30 gr de nitrógeno que se encuentran a la temperatura de 40 ºC y ala presión de 760 mm de Hg se comprimen hasta un volumen de 15 lts. Hallese la temperatura y la presión de nitrógeno después de la compresión
a) Si se comprimió isotérmicamente
b) Hallese el trabajo realizado por el gas.
5. Una ecuación de estado aproximada de un gas ideal a presiones moderadas es PV=R((1+B/V), donde R es una constante y B una función solamente de ( (temperatura). Demuéstrese que



6. Supongamos que un gas sufre una expansión de un estado inicial para el cual P=8atm y V=1 lt siguiendo una trayectoria
PV5/3=K (K=constante). Calcúlese el trabajo necesario para expandir este gas hasta una presión P= 2 atm.



7. Para un gas hipotético los coeficientes de expansión isobarica y de compresibilidad isotérmica estan dados por

a=cte, (=N° de moles

Demostrar que

8. Dos muestras iguales de un gas ideal inicialmente a la misma temperatura T y presión P se comprimen hasta que su volumen se reduce a la mitad, en un caso isotérmicamente y en el otro adiabaticamente.
A) ¿en cual muestra la presión final es mayor B) Suponiendo que los procesos son reversibles, calcular el cambio de entropía del gas y de los alrededores. ¿Se satisface (S(0?




10. Se define el potencial termodinamico de Planck como
, demostrar que
, y que dY es una diferencial exacta.

11. El coeficiente de expansión térmica de un gas y su capacidad calorífica a presión constante se determinan experimentalmente, arrojando los resultados
; , a=cte.
a) encuéntrese la entropía del gas y
b) la ecuación de estado.

12.a) ¿Cual es la relación fundamental de la termodinamica? Explique por qué se le llama así.
b) Discuta sobre el concepto de entropía
b) Enuncie la segunda ley de la termodinamica. Explique su importancia y consecuencias.
c) ¿Cuales son los potenciales termodinamicos? ¿Por qué se les llama así? ¿Cual es su importancia?

13. Deduzca tres relaciones de Maxwell.
14. A refrigerator is operated by a 0.25 hp motor. If the interior of the box is to be maintained at —20ºC against a maximum exterior temperature of 35ºC, what is the maximum heat leak (in watts) into the box that can be tolerated if the motor runs continuously? Assume that the coefficient ofperformance is 75% of the value for a reversible engine.
15. Si un gas se somete a una expansión politrópica, se cumple que pVn = C, donde C y n son constantes y n>1.
a) Calcular el trabajo para esta expansión, si un mol de gas se expande de V1 a V2 y si T1 = 300ºC, T2 = 200ºC y n = 2.
b) Si Cv = 5 cal/ºK mol, calcular Q, ( E y (H
16. Un mol de gas ideal se comprime adiabaticamente en una sola etapa contra una presión constante de oposición igual a 10 atm. Inicialmente el gas esta a 27ºC y 1 atm. de presión; la presión final es de 10 atm. Calcular la temperatura final del gas, W, Q, (E y (H. Resolver para dos casos: CASO I: gas mnonoatómico, Cv = 3R/2, CASO II: Gas diatómico Cv = 5R/2.
17. El coeficiente de expansión térmica del agua líquida es 2.1 x 10-4 grados –1 y la densidad es 1 g/cm3. Si se calientan 200 cm3 de agua, de 25ºC a 50ºC bajo presión constante de 1 atmósfera, calcular W
b)Si Cp = 18 cal/ºK mol, calcular Q y (H.
18.A partir del valor de Cp para el oxígeno, calcular, Q, W, ΔE y ΔH para el cambio de estado:
a) p = constante, de 100ºC a 300ºC.
b) V=constante, de 100ºC a 300ºC.




El valor de Cp del oxígeno = 6.0954+3.2533 x 10-3 T – 10.171 x 10-7 T2
Suponer gas ideal.