Fórmula de la segunda ley de la termodinámica
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Un recipiente contiene una mezcla de tres gases que no reaccionan: n1 moles del primer gas con calor específico molar a volumen constante C1, y así sucesivamente. Encuentre el calor específico molar a volumen constante de la mezcla, en términos de los calores específicos molares y las cantidades de los tres gases por separado.
Un termómetro de masa 0,055 kg y capacidad calorífica 46,1 J/K marca 15,0°C. A continuación, se sumerge completamente en 0,300 kg de agua y alcanza la misma temperatura final que el agua. Si el termómetro marca 44,4°C, ¿cuál era la temperatura del agua antes de introducir el termómetro, sin tener en cuenta otras pérdidas de calor?
De acuerdo con la ley de conservación de la energía, para un sistema termodinámico, en el que la interna es el único tipo de energía que puede tener el sistema, la ley de conservación de la energía puede expresarse como
Para obtener la temperatura del agua antes de la inserción Ti del termómetro, sustituir 0,3 kg por mw, 4190 J/kg.m por cw, 44,4 ° C por Tf, 46,1 J/K por Ct y 29,4 ° C por ΔTt en la ecuación Ti = (mwcw Tf + CtΔTt )/ mwcw,
Ejemplo de la segunda ley de la termodinámica
Recordemos que, en la introducción del capítulo, no es posible, ni siquiera en teoría, que los motores sean 100% eficientes. Este fenómeno se explica por la segunda ley de la termodinámica, que se basa en un concepto conocido como entropía. La entropía es una medida del desorden de un sistema. La entropía también describe la cantidad de energía que no está disponible para realizar un trabajo. Cuanto más desordenado esté un sistema y mayor sea la entropía, menos energía del sistema estará disponible para realizar un trabajo.
Aunque todas las formas de energía pueden utilizarse para realizar trabajo, no es posible utilizar toda la energía disponible para realizarlo. En consecuencia, no toda la energía transferida por el calor puede convertirse en trabajo, y parte de ella se pierde en forma de calor residual, es decir, el calor que no se destina a realizar trabajo. La no disponibilidad de energía es importante en termodinámica; de hecho, el campo se originó a partir de los esfuerzos por convertir el calor en trabajo, como se hace en los motores.
Q es positivo para la energía transferida al sistema por el calor y negativo para la energía transferida fuera del sistema por el calor. En el SI, la entropía se expresa en unidades de julios por kelvin (J/K). Si la temperatura cambia durante el proceso, suele ser una buena aproximación (para pequeños cambios de temperatura) tomar T como la temperatura media para evitar matemáticas más complicadas (cálculos).
Tercera ley de la termodinámica problemas y soluciones pdf
Imagina que tienes que realizar la expansión isotérmica y reversible de un gas ideal. Tienes 0,5 moles del gas a 280K. Deseas expandir este gas desde su volumen inicial de 2 litros hasta un nuevo volumen de 8 litros. ¿Cuáles tendrían que ser tus valores de calor, trabajo, cambio de entropía y cambio de energía interna? ¿Y si, en cambio, quisieras realizar su experimento como isotérmico e irreversible con 2,0 atm de presión externa?
Tienes un gas ideal que se expande 3,56 L con el volumen inicial a 22 L. Todo lo que sabes es que tienes 0,45 moles y que la temperatura es de 22 ºC. ¿Cuál es el cambio en la energía libre de Gibbs para este sistema?
Un científico mide estudia la termodinámica de una proteína de interés. Le interesa encontrar la energía libre de desdoblamiento en la estructura cuaternaria de la proteína a una concentración de 5µM. Encuentra que la energía libre de Gibbs de la reacción -0,84 Kcal/mol. ¿Por qué quiere el científico conocer el valor de (\Delta G\)?
Tercera ley de la termodinámica ejemplos de problemas con soluciones
5. En el texto hemos demostrado que si la afirmación de Clausius es falsa, la de Kelvin también debe serlo. Ahora demuestre lo contrario, de manera que si la afirmación de Kelvin es falsa, se deduce que la afirmación de Clausius es falsa.
10. Un gas ideal pasa del estado \ (\displaystyle (p_i,V_i)\) al estado \ (\displaystyle (p_f,V_f)\) cuando se le permite expandirse libremente. ¿Es posible representar el proceso real en un diagrama pV? Explique.
18. Un depósito contiene 111,0 g de cloro gaseoso (\(\displaystyle Cl_2\)), que está a una temperatura de 82,0°C y una presión absoluta \(\displaystyle 5,70×10^5Pa\). La temperatura del aire fuera del tanque es de 20,0°C. La masa molar de \(\displaystyle Cl_2\) es de 70,9 g/mol.
21. Después de una expansión libre hasta cuadruplicar su volumen, un mol de gas diatómico ideal se comprime de nuevo hasta su volumen original adiabáticamente y luego se enfría hasta su temperatura original. ¿Cuál es el calor mínimo eliminado del gas en el último paso para restablecer su estado?
40. Supongamos que un motor de Carnot puede funcionar entre dos depósitos como motor térmico o como refrigerador. ¿Cómo se relaciona el coeficiente de rendimiento del refrigerador con el rendimiento del motor térmico?
