Dudas termodinámica

Foro de discusion Sobre RFH

Moderador: Alberto

Responder
cris95
O
O
Mensajes: 75
Registrado: Vie Sep 07, 2018 5:59 pm

Dudas termodinámica

Mensaje: # 127460Mensaje cris95
Lun Oct 22, 2018 3:33 pm

Buenas!

Pongo aquí algunas dudas (algunas deben ser absurdamente tontas pero no me dan) de los ejercicios de termo de los últimos años:

Año 2012:
73. Hallar la velocidad cuadrática media de las
moléculas de un gas ideal monoatómico de densidad
0.3 g/l a una presión de 300 mm Hg:
1. 632 m/s.
2. 39987 m/s.
3. 365 m/s.
4. 17432 m/s.
5. 20 m/s.

Estoy haciendo v=(3p/densidad)^1/2 porque es lo unico que se me ocurre, pero asi me da la 5.

Año 2013:
En una máquina térmica donde QH y QC representan
el calor absorbido y rechazado por la
máquina durante un ciclo y W el trabajo mecánico
convertido, la eficiencia térmica (e) es:
1. e=W/Qc
2. e=W/Qh+1
3. e=W/(Qh-Qc)
4. e=1-Qc/Qh
5. e=W/Qh

Dado que en una máquina térmica W=Qh-Qc, la 4 y la 5 no son iguales?

Año 2017:
68. Calcúlese en calorías la variación de entalpía
libre molar del benceno líquido cuando se comprime
isotérmicamente de 1 a 50 atm.
Datos: La densidad del benceno es 0.88 g·cm-3 y
su peso molecular 78 g·mol-1:
1. 105.9 cal.
2. 82 cal.
3. -82 cal.
4. 150.2 cal.

Ni idea

73. Una masa de mercurio a 0ºC y 100 atm se expande
reversible y adiabáticamente hasta la
presión atmosférica. Hállese la variación de
temperatura del mercurio, siendo:
α=1.81·10-4 ºC-1, Cp=0.033 cal g-1 ºC-1 y ρ=13.6 g
cm-3:
1. – 48ºC.
2. + 0.26ºC.
3. – 0.26ºC.
4. + 48ºC.

Tampoco sé por donde cogerla...

82. Un kilogramo de agua se calienta mediante una
resistencia eléctrica desde los 20ºC hasta 99ºC a
presión atmosférica constante. La razón entre el
número de microestados accesibles del agua
entre la situación final y la inicial es:
1. exp(7 · 10^21).
2. exp(7 · 10^23).
3. exp(7 · 10^25).
4. exp(7 · 10^27).

Entiendo que S=klnW y entonces W debe ser exp(S2-S1/k) y además uso que S2-S1 es para un proceso isóbaro=nCp*ln(T2/T1) y usando que n es 1000/18 ya que tenemos 1kg de agua, y para Cp uso 4180 J/(gºC), pero así no me sale tampoco.

83. La probabilidad de que una molécula de un gas
enrarecido realice un recorrido libre superior al
recorrido libre medio es:
1. 1/√2 .
2. 1/2.
3. 1/e.
4. 1/π.

Esto de donde sale?

patricia_smeets
Ne
Ne
Mensajes: 90
Registrado: Sab Ago 25, 2018 9:54 am

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127462Mensaje patricia_smeets
Mar Oct 23, 2018 3:17 pm

Hola Cris,

Año 2012:
73. Hallar la velocidad cuadrática media de las
moléculas de un gas ideal monoatómico de densidad
0.3 g/l a una presión de 300 mm Hg:
1. 632 m/s.

2. 39987 m/s.
3. 365 m/s.
4. 17432 m/s.

Ésta sí que me da. He utilizado la misma fórmula que tú: v = raíz [ (3·Presión) /densidad].
Quizá tu error esté en las unidades? La presión ponla en Pascales (39986,84).

Intentaré ver el resto esta semana!

Patricia

patricia_smeets
Ne
Ne
Mensajes: 90
Registrado: Sab Ago 25, 2018 9:54 am

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127463Mensaje patricia_smeets
Mar Oct 23, 2018 3:55 pm

Hola de nuevo,

Año 2017:
68. Calcúlese en calorías la variación de entalpía
libre molar del benceno líquido cuando se comprime
isotérmicamente de 1 a 50 atm.
Datos: La densidad del benceno es 0.88 g·cm-3 y
su peso molecular 78 g·mol-1:
1. 105.9 cal.

2. 82 cal.
3. -82 cal.
4. 150.2 cal.

Nos están pidiendo la entalpía libre de Gibbs molar (deltaG/n).
Para un líquido: deltaG = integral de P1 a P2 de V dP.
Con P1, presión inicial, P2 presión final, V, volumen del benceno.
DeltaG = V (P2 - P1) (ten en cuenta que nos dicen "benceno líquido", no hay que usar la fórmula de la entalpía libre de Gibbs con RT y ln (P2/P1) porque esa es para gases ideales).
Sustituyes el volumen como masa /densidad, y la masa como número de moles · peso molecular.
Nos queda:
DeltaG = (n · Peso molecular * (P2 - P1)) / densidad.
Ahora hacemos DeltaG/n (que es lo que nos piden) = 78 * 49 *1.013 * 105/880000 --> pongo todo en SI, y obtengo 439.964 Julios. Lo pasas a calorías y tenemos 105.25 cal.

Espero que se entienda Cris. Dime cosas si no es el caso!

Patricia

cris95
O
O
Mensajes: 75
Registrado: Vie Sep 07, 2018 5:59 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127464Mensaje cris95
Mar Oct 23, 2018 4:36 pm

Hola Patricia,

muchas gracias! la verdad que no sé que estaba haciendo con la calculadora porque sí que estaba pasando al sistema internacional y no me salió, ahora por fin ya sí...

El de la entalpía pensé que se refería a H y claro, no había por donde cogerlo... sabiendo que se refiere a la de Gibbs (de ahí lo de libre, tiene todo el sentido) está todo claro... gracias de nuevo!

PedroRet
Li
Mensajes: 28
Registrado: Mié Abr 05, 2017 11:18 am

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127465Mensaje PedroRet
Mar Oct 23, 2018 4:41 pm

Hola! Aquí dejo mi aportación.
cris95 escribió:
Lun Oct 22, 2018 3:33 pm
Buenas!

Pongo aquí algunas dudas (algunas deben ser absurdamente tontas pero no me dan) de los ejercicios de termo de los últimos años:

Año 2012:
73. Hallar la velocidad cuadrática media de las
moléculas de un gas ideal monoatómico de densidad
0.3 g/l a una presión de 300 mm Hg:
1. 632 m/s.
2. 39987 m/s.
3. 365 m/s.
4. 17432 m/s.
5. 20 m/s.

Estoy haciendo v=(3p/densidad)^1/2 porque es lo unico que se me ocurre, pero asi me da la 5.

Año 2013:
En una máquina térmica donde QH y QC representan
el calor absorbido y rechazado por la
máquina durante un ciclo y W el trabajo mecánico
convertido, la eficiencia térmica (e) es:
1. e=W/Qc
2. e=W/Qh+1
3. e=W/(Qh-Qc)
4. e=1-Qc/Qh
5. e=W/Qh

Dado que en una máquina térmica W=Qh-Qc, la 4 y la 5 no son iguales?

Ésta pienso como tú... En principio no veo la diferencia

Año 2017:
68. Calcúlese en calorías la variación de entalpía
libre molar del benceno líquido cuando se comprime
isotérmicamente de 1 a 50 atm.
Datos: La densidad del benceno es 0.88 g·cm-3 y
su peso molecular 78 g·mol-1:
1. 105.9 cal.
2. 82 cal.
3. -82 cal.
4. 150.2 cal.

Ni idea

Aquí tienes que tener en cuenta que entalpía libre es lo mismo que energía de Gibbs. Entonces partes del diferencial: dG=-SdT+VdP. Como es una compresión isoterma, dT=0. Aquí he puesto el volumen como el número de moles*el peso molecular/densidad, es decir, n*M/rho y hago la integral de la presión (convertida en pascales). Como nos preguntan la entalpía libre molar, divido entre n y así tengo todos los datos. El resultado lo divido entre 4.18 J/cal y me sale 105.25 cal.

73. Una masa de mercurio a 0ºC y 100 atm se expande
reversible y adiabáticamente hasta la
presión atmosférica. Hállese la variación de
temperatura del mercurio, siendo:
α=1.81·10-4 ºC-1, Cp=0.033 cal g-1 ºC-1 y ρ=13.6 g
cm-3:
1. – 48ºC.
2. + 0.26ºC.
3. – 0.26ºC.
4. + 48ºC.

Tampoco sé por donde cogerla...

He intentado hacerla con la ecuación de Clausius, pero nada...

82. Un kilogramo de agua se calienta mediante una
resistencia eléctrica desde los 20ºC hasta 99ºC a
presión atmosférica constante. La razón entre el
número de microestados accesibles del agua
entre la situación final y la inicial es:
1. exp(7 · 10^21).
2. exp(7 · 10^23).
3. exp(7 · 10^25).
4. exp(7 · 10^27).

Entiendo que S=klnW y entonces W debe ser exp(S2-S1/k) y además uso que S2-S1 es para un proceso isóbaro=nCp*ln(T2/T1) y usando que n es 1000/18 ya que tenemos 1kg de agua, y para Cp uso 4180 J/(gºC), pero así no me sale tampoco.

Lo estoy haciendo como tú y me sale exp(4·10^30). No sé dónde podría estar el error o si se está haciendo bien, pero a mi me lo parece.

83. La probabilidad de que una molécula de un gas
enrarecido realice un recorrido libre superior al
recorrido libre medio es:
1. 1/√2 .
2. 1/2.
3. 1/e.
4. 1/π.

Esto de donde sale?

Esto es todo lo que he podido hacer... No es mucho, pero espero que ayude.

Un saludo.

PedroRet
Li
Mensajes: 28
Registrado: Mié Abr 05, 2017 11:18 am

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127466Mensaje PedroRet
Mar Oct 23, 2018 4:44 pm

Hola.

Mientras escribía lo mío Patricia ha contestado :lol:

No he aportado mucho, pero me alegra ver que hemos llegado a lo mismo jajaja.

PedroRet
Li
Mensajes: 28
Registrado: Mié Abr 05, 2017 11:18 am

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127467Mensaje PedroRet
Mar Oct 23, 2018 4:58 pm

Estoy pensando... Que la 73 no sé por qué he usado la ec de Clausius si no hay transición de fase... Y además es mercurio. Había leido agua y he dicho: agua a 0°, transición... Bueno, que se me ha ido

cris95
O
O
Mensajes: 75
Registrado: Vie Sep 07, 2018 5:59 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127468Mensaje cris95
Mar Oct 23, 2018 5:55 pm

PedroRet escribió:
Mar Oct 23, 2018 4:41 pm
Hola! Aquí dejo mi aportación.
cris95 escribió:
Lun Oct 22, 2018 3:33 pm
Buenas!

Pongo aquí algunas dudas (algunas deben ser absurdamente tontas pero no me dan) de los ejercicios de termo de los últimos años:

Año 2012:
73. Hallar la velocidad cuadrática media de las
moléculas de un gas ideal monoatómico de densidad
0.3 g/l a una presión de 300 mm Hg:
1. 632 m/s.
2. 39987 m/s.
3. 365 m/s.
4. 17432 m/s.
5. 20 m/s.

Estoy haciendo v=(3p/densidad)^1/2 porque es lo unico que se me ocurre, pero asi me da la 5.

Año 2013:
En una máquina térmica donde QH y QC representan
el calor absorbido y rechazado por la
máquina durante un ciclo y W el trabajo mecánico
convertido, la eficiencia térmica (e) es:
1. e=W/Qc
2. e=W/Qh+1
3. e=W/(Qh-Qc)
4. e=1-Qc/Qh
5. e=W/Qh

Dado que en una máquina térmica W=Qh-Qc, la 4 y la 5 no son iguales?

Ésta pienso como tú... En principio no veo la diferencia

Año 2017:
68. Calcúlese en calorías la variación de entalpía
libre molar del benceno líquido cuando se comprime
isotérmicamente de 1 a 50 atm.
Datos: La densidad del benceno es 0.88 g·cm-3 y
su peso molecular 78 g·mol-1:
1. 105.9 cal.
2. 82 cal.
3. -82 cal.
4. 150.2 cal.

Ni idea

Aquí tienes que tener en cuenta que entalpía libre es lo mismo que energía de Gibbs. Entonces partes del diferencial: dG=-SdT+VdP. Como es una compresión isoterma, dT=0. Aquí he puesto el volumen como el número de moles*el peso molecular/densidad, es decir, n*M/rho y hago la integral de la presión (convertida en pascales). Como nos preguntan la entalpía libre molar, divido entre n y así tengo todos los datos. El resultado lo divido entre 4.18 J/cal y me sale 105.25 cal.

73. Una masa de mercurio a 0ºC y 100 atm se expande
reversible y adiabáticamente hasta la
presión atmosférica. Hállese la variación de
temperatura del mercurio, siendo:
α=1.81·10-4 ºC-1, Cp=0.033 cal g-1 ºC-1 y ρ=13.6 g
cm-3:
1. – 48ºC.
2. + 0.26ºC.
3. – 0.26ºC.
4. + 48ºC.

Tampoco sé por donde cogerla...

He intentado hacerla con la ecuación de Clausius, pero nada...
Esta he conseguido sacarla usando una ecuación que encontré relacionando α y Cp: dS=Cp/TdT-αVdP y si integras llegas a Tf=Ti exp(αV(Pf-Pi)/Cp) con lo que Tf=272.74 K y así es -0.26ºC

82. Un kilogramo de agua se calienta mediante una
resistencia eléctrica desde los 20ºC hasta 99ºC a
presión atmosférica constante. La razón entre el
número de microestados accesibles del agua
entre la situación final y la inicial es:
1. exp(7 · 10^21).
2. exp(7 · 10^23).
3. exp(7 · 10^25).
4. exp(7 · 10^27).

Entiendo que S=klnW y entonces W debe ser exp(S2-S1/k) y además uso que S2-S1 es para un proceso isóbaro=nCp*ln(T2/T1) y usando que n es 1000/18 ya que tenemos 1kg de agua, y para Cp uso 4180 J/(gºC), pero así no me sale tampoco.

Lo estoy haciendo como tú y me sale exp(4·10^30). No sé dónde podría estar el error o si se está haciendo bien, pero a mi me lo parece.
Perdón! Cp es 4180 J/kg y no /g... así me sale 4 *10^27... son 55.56 moles*4180*1*ln(372/293)/1.38e-23 no?... vamos que de todas formas a la correcta no llego..

83. La probabilidad de que una molécula de un gas
enrarecido realice un recorrido libre superior al
recorrido libre medio es:
1. 1/√2 .
2. 1/2.
3. 1/e.
4. 1/π.

Esto de donde sale?

Esto es todo lo que he podido hacer... No es mucho, pero espero que ayude.

Un saludo.

Alba
Be
Mensajes: 31
Registrado: Dom Jun 03, 2018 7:13 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127469Mensaje Alba
Mar Oct 23, 2018 6:43 pm

Año 2017.

82. Es agua, no gas. Hay que poner masa, no moles.

KB×ln(microestados)=1*4180*ln(372/273)

Y sale bien

cris95
O
O
Mensajes: 75
Registrado: Vie Sep 07, 2018 5:59 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127470Mensaje cris95
Mar Oct 23, 2018 6:52 pm

Muchas gracias Alba! no sabia que hubiera esa distinción para líquidos...

Isaac_T_R
C
Mensajes: 54
Registrado: Mar Ago 28, 2018 9:19 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127483Mensaje Isaac_T_R
Mar Oct 30, 2018 4:00 pm

cris95 escribió:
Lun Oct 22, 2018 3:33 pm

Año 2013:
En una máquina térmica donde QH y QC representan
el calor absorbido y rechazado por la
máquina durante un ciclo y W el trabajo mecánico
convertido, la eficiencia térmica (e) es:
1. e=W/Qc
2. e=W/Qh+1
3. e=W/(Qh-Qc)
4. e=1-Qc/Qh
5. e=W/Qh

Dado que en una máquina térmica W=Qh-Qc, la 4 y la 5 no son iguales?
El rendimiento solo es la 4 en máquinas ideales que no tienen en cuenta cambios internos como de P y volumen. La 5 es genérica.

Isaac_T_R
C
Mensajes: 54
Registrado: Mar Ago 28, 2018 9:19 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127484Mensaje Isaac_T_R
Mar Oct 30, 2018 11:07 pm

83. La probabilidad de que una molécula de un gas
enrarecido realice un recorrido libre superior al
recorrido libre medio es:
1. 1/√2 .

2. 1/2.
3. 1/e.
4. 1/π.
Para la del gas enrarecido he buscado en inglés por si encontraba algo, en esta gráica ya que ves que en 1 esta sobre 0,36 que más o menos es 1/e
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00604892/document
https://www.researchgate.net/figure/Pro ... _215493507

73. Una masa de mercurio a 0ºC y 100 atm se expande
reversible y adiabáticamente hasta la
presión atmosférica. Hállese la variación de
temperatura del mercurio, siendo:
α=1.81·10-4 ºC-1, Cp=0.033 cal g-1 ºC-1 y ρ=13.6 g
cm-3:

1. – 48ºC.
2. + 0.26ºC.
3. – 0.26ºC.
4. + 48ºC.
Pedro Ret algo muy ridículo he de estar haciendo mal porque me da mal el número, yo substituyo y me queda:


Tf= 273K*e-99*101325*1,81*10-4*1*10-3/137,94=269,57 ºk

Aprovecho para preguntar por una que no se hacer del 2011:
49. Un recipiente de volumen V contiene un gas.
Una bola de masa m, colocada en un tubo de
sección A conectado al recipiente, vibra con un
periodo T. ¿Cuál es el valor del cociente de
capacidades caloríficas del gas (γ) si la presión
es P?:

1. γ= (A2 · P · T2) / 4π2· m · V.
2. γ= (A · P · T2) / 4π2· m · V.
3. γ= (A · P2 · T2) / 4π2· m · V.
4. γ= 4π2· m · V · A2 · P / T2.
5. γ= 4π2· m · V / (A2 · P · T2).


Imagino que ha de ser muy sencilla de aplicar Cp/Cv pero me debe de faltar información sobre sus definiciones.

cris95
O
O
Mensajes: 75
Registrado: Vie Sep 07, 2018 5:59 pm

Re: Dudas termodinámica

Mensaje: # 127485Mensaje cris95
Mié Oct 31, 2018 9:57 am

Hola Isaac,

La del gas enrarecido, supongo que es para saberse de memoria entonces..

En la que estás sustituyendo como lo que te dan es la densidad y no el volumen, tienes que dividir por ella de forma que te queda:
Tf=273*e^(-99*101325*1.81E-4/(137*13600))=272.74 K

La última se extrae de un resultado teórico según el método Ruchardt, te adjunto enlace donde viene explicado
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/esta ... atico.html

Responder

¿Quién está conectado?

Usuarios navegando por este Foro: No hay usuarios registrados visitando el Foro y 23 invitados