Prova de Termodinàmica Bàsica. Part de recuperació. 29/1/2013

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "Prova de Termodinàmica Bàsica. Part de recuperació. 29/1/2013"

Encarnación Camacho Bustos
hace 6 años
Vistas:

1 rova de ermodnàmca Bàsca. art de recuperacó. 9//3 NOM... Estud: Q B. DNI... La totaltat d'aquesta prova equval al 6% de la nota fnal de l assgnatura. quest percentatge es ponderarà amb el 4% de la nota no recuperable. er a cada pregunta o apartat s ndca entre parèntess la puntuacó respectva. Escrvu en bolígraf a l espa reservat. Raoneu de forma breu totes les vostres respostes. ) (5 punts) Les constants de an der Waals d'un gas anomenat "R-6a" són a =.34 L bar/mol b =.4 L/mol. Es dsposa ncalment d' mol del gas que ocupa 5 L a 5 bar de pressó. contnuacó s'expansona en condcons reversbles sòbares fns que ocupa un volum de 5 L. ontesta de manera breu raonada a les qüestons que seguexen: a) Qun treball d'expansó ha efectuat el gas? Expressa el resultat en Joules. b) Quna era la temperatura ncal del gas? c) Raona, sense fer cap càlcul numèrc, s la temperatura fnal del gas ha de ser nferor, gual o superor a la temperatura ncal. a) L'expansó, en ser sòbara reversble s'efectua contra la pressó constant de 5 bar. xí, el treball realtzat és gual al producte w = - ext = - 5 bar L = - 5 bar L = -5 a. m 3. És a dr, w = -5 N m = -5 J. b) er conèxer la temperatura ncal podem aplcar l'equacó d'estat d'un gas de an der Waals: ( + n a/ ) (-nb) = nr (5 bar + mol.34 L bar/mol / 5 L ) (5L mol.4 L/mol) = mol 8.3 J - mol - (5 bar bar) (5L.4 L) = 8.3 J bar L = 8.3 J - 55 a L = 8.3 J - 55 N m m 3 = 8.3 J J = 8.3 J - = 94.3 c) el fet que el gas realtza treball durant el procés termodnàmc, per mantenr la pressó constant necessàrament ha de veure augmentada la seva temperatura. S la temperatura es mantngués constant, el gas passara per estats de la seva soterma de 94.3, però axò l oblgara a dsmnur la seva pressó en anar-se expansonant, la qual cosa contradu l'enuncat. És precsament el fet d'ncrementar-l la temperatura (mtjançant l'aplcacó de calor) que permet que el gas mantngu la pressó constant tot estar desenvolupant un treball. xò es pot comprovar gràfcament pel cas d'un gas deal: partnt d'un estat (,,), en mantenr augmentar forçosament es van travessant sotermes de temperatura crexent. El comportament d'un gas de an der Waals és smlar es pot emprar una gràfca garebé dèntca per l.lustrar-ho. ot que no es demana, es podra comprovar que la temperatura augmenta resolent la matexa equacó del cas de l'apartat b): ( + n a/ ) (-nb) = nr (5 bar + mol.34 L bar/mol / 5 L ) (5L mol.4 L/mol) = mol 8.3 J - mol - (5 bar bar) (5L.4 L) = 8.3 J bar L = 8.3 J a L = 8.3 J N m m 3 = 8.3 J J = 8.3 J - = 895.8

2 rova de ermodnàmca Bàsca. art de recuperacó. 9//3 ) (5 punts) En un sstema de refrgeracó es vol emprar el gas "R-6a". S'han fet dues proves de laborator. er a cadascuna contesta de manera breu però raonada a la qüestó que es planteja: a) rova. S'ha determnat que en una expansó adabàtca reversble des d' L fns a ocupar L la pressó del gas ha passat de atm a.794 atm. Sabent axò determna s el gas és monoatòmc, datòmc o polatòmc. En aquesta prova el gas s'ha consderat deal. b) rova. El gas presenta una pressó ncal de 3.5 atm a 75 a contnuacó s'ha expandt en un procés sentàlpc (expansó estrangulada) fns a oferr una pressó fnal d' atm. Se sap que el coefcent de Joule-homson del gas R-6a és aproxmadament de +.43 /bar. quest darrer valor es pot consderar constant durant tot l'experment. Determna quna temperatura presenta el gas en el seu estat termodnàmc fnal. a) En suposar que el gas és deal que l'expansó adabàtca és reversble, aplquem la relacó ='' obtenm ( atm)(l) =(.794 atm)(l). D'aquí aïllem aplcant el logartme decmal a banda banda de l'equacó. El resultat és =.. quest valor no es correspon n amb el dels gasos monoatòmcs deals (5/3=.67) n amb el dels datòmcs deals (7/5=.4). xí doncs, consderat com a deal, aquest gas és polatòmc. De fet, el gas "R-6a" emprat en refrgeracó és l'sobutà o metl propà (H 3 -H(H 3 )-H 3 ). b) En el cas d'un coefcent de Joule-homson constant es pot aplcar que = J (després d'ntegrar la defncó dferencal). La varacó de pressó ha estat de (-3.5) atm = -.5 atm = -.47 bar. El producte ens retorna una varacó de temperatura de -6 o, el que és el matex, un descens de 6 o. quest gas es refreda en expansonar-se es troba dns del crcut refrgerant de moltes de les neveres domèstques.

3 rova de ermodnàmca Bàsca. art de recuperacó. 9//3 3) (5 punts) la pressó constant d' atm, es barregen de manera rreversble g d agua, ncalment a 63, amb.5 ltres d agua líquda que es troba en el seu punt d ebullcó normal. alculeu: a) La temperatura fnal d'equlbr que presentarà la barreja. b) Les varacons d entropa (amb el sgne correcte) dels sstemes següents (b) L agua freda. (b) L agua calenta. (b3) L Unvers. (a) S la temperatura s'expressa en graus elsus, (b) 3

4 rova de ermodnàmca Bàsca. art de recuperacó. 9//3 4) (5 punts) er a la reaccó es tenen les següents dades termodnàmques: Y -3 5 Y -6 3 a) alcula, b) alcula p c a 98.5 c) En un recpent de ltre es partex d'una barreja de 3 mols de Y mols de Y. alcula a 98.5: (c) La composcó del sstema a l equlbr. (c) El grau d avenç de la reaccó en el seu estat l equlbr. d) S tot segut es porta a terme la reaccó a, augmentarà o dsmnurà el grau d avenç? Justfca la teva resposta. onsdera que Y Y tenen comportament de gas deal. (a) (b) G R a=p=8.55 (c) a c R c c=.35 (amb º=M º=atm) Y Incals 3 ot a 4 reactus Reacconen -4 *4 Equlbr 4(-) 8 Y c c c (8 ) 4( ), eq. 37 º M L [Y ]=3.45M, [Y]=.9M (d) om que es tracta de una reaccó endotèrmca, segons d d H R un augment de la temperatura comportarà un augment de p, per tant, un desplaçament cap a productes. 4

5 rova de ermodnàmca Bàsca. art de recuperacó. 9//3 FORMULRI R =.8 atm L - mol - = 8.3 J - mol - Zero absolut: 73.5 o atm = 35 a bar = a bar o atm: -La capactat calorífca de l'agua líquda és de cal g - - la del gel és de.5 cal g El calor latent de fusó del gel és de 8 cal g -. n a =nr, nb nr, U=q+w dw= ext d U=q H=U+ H=q =m d dq =m d H=U+(n)R w nr dq H d dq d U Gas deal monoatòmc 5R/ 3R/ 5/3 datòmc 7R/ 5R/ 7/5 =ctt. - =ctt. ctt. w J H H,r H,f H H d S S G G,r,f,r,f w q q w dsdq/ dq ds B S n rev nr B B n nr B B n B n =U S G=H S d, d, G n n n G R,eq c c c, a c R c Hr ; R d d H R,eq m * xb M =cr k m, k m, fus, pur fus c vap vap, pur e 5

Documentos relacionados

Prova de Termodinàmica Bàsica. Renovació de la part recuperable. 30/1/2012 NOM... DNI...

Prova de Termodinàmica Bàsica. Renovació de la part recuperable. 30/1/2012 NOM... DNI... ressó rva de ermdnàmca Bàsca. Renvacó de la part recuperable. 3// NOM... DNI... La ttaltat d'aquesta prva equval al 5% de la nta fnal de l assgnatura substtuex la qualfcacó anterr de la part recuperable.