Problemas Resueltos de Termodinámica: Aplicaciones en H₂O y Reacciones Químicas

Ejercicios de Termodinámica del Agua (H₂O)

1. Estimación de Propiedades del H₂O:

Para el H₂O a 50ºC y 1 atm:

• a) Estime el V_m(H₂O) a 52ºC y 1 atm comparándolo con el valor experimental.
• b) Estime V_m(H₂O) a 50ºC y 200 atm comparándolo con el valor.

2. Análisis de H₂O en Recipiente Cerrado:

Para el H₂O a 17ºC y 1 atm. Un recipiente rígido y cerrado está completamente lleno con agua líquida a 14ºC y 1 atm.

3. Cálculo del Volumen Molar del Agua:

Para el H₂O a 50ºC y 1 atm, ρ = 0,98804 g/cm³ y k = 4,4x10^-10 Pa^-1. Calcule el volumen molar del agua a 50ºC y 1 atm. Calcule el volumen molar del agua.

4. Estimación de Coeficientes a Partir de Densidad:

Utilice los siguientes valores de la densidad del agua en función de T y P para estimar α, k del agua a 25ºC y 1 atm: 0,997044 g/cm³ a 25ºC y 1 atm.

Ejercicios de Termodinámica (Marzo 2015)

5. Energía Libre de Gibbs de Formación del Amoniaco:

Calcular la energía libre de Gibbs de formación del amoniaco a 50ºC sabiendo que su valor a 25ºC es de -3,98 kcal/mol.

6. Variación de Energía Libre de Gibbs en Compresión:

Calcular la variación de energía libre de Gibbs en la compresión a 25ºC de 1 mol de agua líquida desde un cambio de 1 a 10 atm.

7. Variación de Entalpía en Reacción:

Calcular a 200ºC la variación de entalpía en la reacción:

C₂H₆ + H₂ → 2CH₄

8. Vaporización del Mercurio:

La vaporización de un mol de mercurio a 350ºC y presión atmosférica, absorbe 270 J/g. Calcula:

• a) El trabajo de expansión realizado en KJ/mol.
• b) La variación de energía interna experimentada.
• c) El incremento de entalpía del proceso.

Ejercicios de Termodinámica (Mayo 2015)

9. Entalpía de Vaporización del Agua:

La entalpía de vaporización del agua es 40,7 KJ/mol.

• a) Calcular a qué presión hierve el H₂O a 97ºC.
• b) ¿A qué temperatura hierve el agua en la cima del Kilimanjaro, sabiendo que la presión atmosférica es 350 torr?

10. Energía Libre de Gibbs de Formación del Amoniaco (Repetición):

Calcular la energía libre de Gibbs de formación del amoniaco a 50ºC, sabiendo que su valor es de -3,98 Kcal/mol.

11. Cálculos Termodinámicos en la Conversión de Agua:

Calcular Q, W y ΔU en la conversión, a 100ºC y 1 atm, de 1 mol de H₂O líquida en su vapor, sabiendo que el calor de vaporización a esa Tª vale 9720 cal/mol.

Ejercicios de Termodinámica (Marzo 2016)

12. Puntos de Fusión y Ebullición del Agua:

¿A qué temperatura funde el hielo a la presión de 100 atm? ¿A qué presión hierve el agua a 80ºC? La entalpía de fusión es 333,95 J/g. La entalpía de vaporización del agua es 2400 KJ/g. El volumen sólido 1 cm³/g y del líquido 1,091 cm³/g.

13. Dependencia de la Energía Libre de Gibbs:

Indique qué expresión permite obtener la dependencia de la energía libre de Gibbs con la Tª y la P, y explique cómo se obtiene a partir de su definición G = H - TS.

14. Entalpía de Combustión del Butano:

La entalpía de combustión del butano -2879 KJ/mol y las entalpías de formación del agua (l) y agua (g) son respectivamente -285,8 KJ/mol y -241,6 KJ/mol. Determine:

• a) ΔH_v del agua.
• b) Cantidad de butano necesaria para quemar, para evaporar 10 kg del agua a 100ºC.

15. Fermentación Alcohólica:

La fermentación alcohólica según la reacción: C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂. Calcular:

• a) El calor liberado en la fermentación de 1 mol de glucosa a 25ºC y 1 atm.
• b) ΔVº de la reacción.
• c) La entalpía de reacción a 37ºC y 1 atm.