GUIA DE EJERCICIOS # 1

DEFINICIONES TERMODINAMICAS 1. Diga cuales de los siguientes sistemas son: cerrados o abiertos y aislados o no aislados:

a) Un sistema encerrado entre paredes rígidas, impermeables y térmicamente conductoras. b) El cuerpo Humano. c) El planeta Tierra.

2. Prediga si es verdadera o falsa las siguientes afirmaciones:

a) Un sistema cerrado no puede interaccionar con sus alrededores b) La densidad es una propiedad intensiva c) Un sistema homogéneo debe ser una sustancia pura d) Un sistema que contiene una única sustancia debe ser homogéneo.

3. Enumere a lo menos 10 propiedades que puedan ser usadas como variables de estado y

clasifíquelas en extensivas e intensivas. 4. Se define una escala centígrada de temperaturas según la siguiente expresión:

1000100

0 xVV

VVt

−−

=

Donde Vo y V100 son los volúmenes de un gas medidos a la temperatura de fusión y a la de

vaporización del agua respectivamente. El valor de la presión se mantiene constante y se supone que existe una relación lineal entre la temperatura y el volumen de gas. De acuerdo a esto, Encuentre los valores del cero absoluto para los siguientes casos:

a) A 1 atm de presión, el volumen del gas N2 es de 22,401L a 0°C y 30,627L a 100 °C b) A 0.1 atm de presión, el volumen molar del N2 es 224,13L a 0°C y 306,20La 100 °C. c) Si los resultados de a) y b) son extrapolados a presión cero, ¿Qué se obtiene para el cero

absoluto? 5. La altura de la columna de mercurio en cierto termómetro de vidrio es de 5.00 cm cuando el

termómetro está en contacto con agua en su punto triple. Si la altura de la columna de mercurio es la propiedad termométrica y Θ es la temperatura empírica determinada con este termómetro, con estos datos:

a) Calcular la temperatura empírica medida cuando la altura es 6.00 cm. b) Calcular la altura en el punto del vapor de agua. c) Si X puede medirse con una precisión de 0.01cm prediga si se puede utilizar este termómetro

para distinguir entre el punto del hielo y el punto triple.

3

6. En un gráfico de V en función de T dibujar y señalizar las líneas que indican los siguientes procesos a partir del mismo estado inicial To y Vo : a) Una expansión isotérmica, b) Una compresión isotérmica c) Un incremento de temperatura a volumen constante (isócoro).

7. Dar un ejemplo de : a) Un proceso isócoro reversible. b) Compresión adiabática irreversible. c) Un proceso isotérmico reversible d) Un proceso isobárico irreversible. 8. Si 87 mg de un gas ideal a una presión de 0,6 bar duplica su volumen y triplica su temperatura

absoluta. Calcule su presión final. 9. Cierta mezcla de He y Ne se encuentran en un bulbo con las siguientes condiciones: 356 cm3 de

volumen, una masa de 0,1480 gramos a una temperatura de 20 oC y una presión de 748 torr. Con estos datos calcule la masa y fracción molar del He presente en la mezcla.

10. Evalúe: 4

1

2

V dV−∫11. A partir de la definición de compresibilidad isotérmica:

,

1

P n

VV T

α ∂⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ⎜ ⎟ ⎜ ⎟∂⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Donde V es el volumen y n es el número de moles de sustancia, demuestre que

P

LnTρα ∂⎛= − ⎜ ∂⎝ ⎠⎞⎟ , donde ρ es la densidad, T la temperatura y P la presión.

12. Para el agua a 17°C y 1 atm, α= 1,7x10-4 K-1 y κ= 4.7x10-5 atm-1. Un recipiente rígido y

cerrado, está completamente lleno con agua a 14°C y 1 atm. Si la temperatura aumenta a 20°C, evalué la presión dentro del recipiente. Desprecie la variación de α y κ con la temperatura y presión. Recuerde que:

,

1

T n

VV P

κ ∂⎛ ⎞ ⎛ ⎞= − ⎜ ⎟ ⎜ ⎟∂⎝ ⎠ ⎝ ⎠

13. Deduzca las expresiones de α y κ para un líquido que obedece la siguiente ecuación de estado , 2

1 2 3 4 5mV C C T C T C P C PT= + + − −

4