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PROBLEMARIO DE TERMODINÁMICA
(GUÍA DE ESTUDIO)
1. Un chofer infla unos neumáticos a una presión de 28 lb/plg 2 antes de salir a carretera una mañana. La
temperatura promedio del aire dentro del neumático es de 16 oC. Después de recorrer cierta distancia
encuentra que la presión es de 34 lb/plg 2. Suponiendo que el volumen del neumático no cambia, que no hay
fugas y que el aire se comporta como un gas ideal, ¿cuál ha sido el aumento en la temperatura del aire?
2.
Un tanque contiene CO2 a una presión de 70 atm y una temperatura de 250oK. Suponiendo al CO2 como
gas ideal y que el tanque tiene un volumen de 10 lt, calcúlese:
a) La masa en Kg-moles de CO2 que contiene el tanque ( MC= 12, MO=16,
R=0.082 atm lt/mol oK
b) El incremento en la presión si la temperatura aumenta a 750oK.
3.
100 gr de benceno se comprimen de 10 a 100 atm, a una temperatura constante de 20 oC. La
compresibilidad del benceno es T=94x10-6 atm-1 y aproximadamente constante en el intervalo entre 1 y
100 atm. Si la densidad del líquido a 20oC es =0.88 g/cm3, calcúlese el trabajo reversible realizado sobre
el benceno en esta compresión.
Sugerencia:
4.
5.
T  
1  V 
 
V  p  T
30 gr de nitrógeno que se encuentran a la temperatura de 40 ºC y a la presión de 760 mm de Hg se
comprimen hasta un volumen de 15 lts. Hállese la temperatura y la presión de nitrógeno después de la
compresión:
a) Si se comprimió isotérmicamente
b) Hállese el trabajo realizado por el gas.
Una ecuación de estado aproximada de un gas ideal a presiones moderadas es PV=R(1+B/V), donde R
es una constante y B una función solamente de  (temperatura). Demuéstrese que

1
1
,
P 1  BR  / PV 2
 dB 
V  B 

1
d 



V  2B
6.
Supongamos que un gas sufre una expansión de un estado inicial para el cual P=8atm y V=1 lt siguiendo
una trayectoria
PV5/3=K (K=constante). Calcúlese el trabajo necesario para expandir este
gas hasta una presión P= 2 atm.
7.
Para un gas hipotético los coeficientes de expansión isobárica y de compresibilidad isotérmica están
dados por:

R
PV
,

a
 f (P),
V
Demostrar que
d 
8.
a=cte, =N° de moles
Pa  V
P
dP 
dV
R
R
Dos muestras iguales de un gas ideal inicialmente a la misma temperatura T y presión P se comprimen
hasta que su volumen se reduce a la mitad, en un caso isotérmicamente y en el otro adiabáticamente.
A) ¿en cuál muestra la presión final es mayor?
B)
Suponiendo que los procesos son reversibles, calcular el cambio de entropía del gas y de los
alrededores. ¿Se satisface S0?
10. Se define el potencial termodinámico de Planck como
U PV

, demostrar que
T
T
H
V
dY  2 dT  dP , y que dY es una diferencial exacta.
T
T
YS
11. El coeficiente de expansión térmica de un gas y su capacidad calorífica a presión constante se determinan
experimentalmente, arrojando los resultados:

a)
b)
T
f( p) ;
V
C P   ap 2 T ,
a=cte.
encuéntrese la entropía del gas y
la ecuación de estado.
12.a) ¿Cuál es la relación fundamental de la termodinámica? Explique por qué se le llama así.
b) Discuta sobre el concepto de entropía
c) Enuncie la segunda ley de la termodinámica. Explique su importancia y consecuencias.
d) ¿Cuáles son los potenciales termodinámicos? ¿Por qué se les llama así? ¿Cuál es su importancia?
13. Deduzca tres relaciones de Maxwell.
14. A refrigerator is operated by a 0.25 hp motor. If the interior of the box is to be maintained at —20ºC against
a maximum exterior temperature of 35ºC, what is the maximum heat leak (in watts) into the box that can be
tolerated if the motor runs continuously? Assume that the coefficient of performance is 75% of the value for a
reversible engine.
15. Si un gas se somete a una expansión politrópica, se cumple que pV n = C, donde C y n son constantes y
n>1.
a) Calcular el trabajo para esta expansión, si un mol de gas se expande de V 1 a V2 y si T1 = 300ºC, T2 =
200ºC y n = 2.
b) Si Cv = 5 cal/ºK mol, calcular Q,  E y H
16. Un mol de gas ideal se comprime adiabáticamente en una sola etapa contra una presión constante de
oposición igual a 10 atm. Inicialmente el gas está a 27ºC y 1 atm. de presión; la presión final es de 10 atm.
Calcular la temperatura final del gas, W, Q, E y H. Resolver para dos casos: CASO I: gas mnonoatómico,
Cv = 3R/2, CASO II: Gas diatómico Cv = 5R/2.
17. El coeficiente de expansión térmica del agua líquida es 2.1 x 10 -4 grados –1 y la densidad es 1 g/cm3. Si se
calientan 200 cm3 de agua, de 25ºC a 50ºC bajo presión constante de 1 atmósfera, calcular W.
b)Si Cp = 18 cal/ºK mol, calcular Q y H.
a) p = constante, de 100ºC a 300ºC.
b) V=constante, de 100ºC a 300ºC.
El valor de Cp del oxígeno = 6.0954+3.2533 x 10-3 T – 10.171 x 10-7 T2
Suponer gas ideal.