Problema 1 · Fonaments de Química I i II UAB 2013

Context

Instruccions generals de la prova:

La prova consta de 5 problemes o preguntes (puntuació màxima total: 100 punts; 20 punts per qüestió).

Duració màxima de la prova: 2 hores.

No és permès desgrapar cap full de l'examen.

Dades generals:

Capacitat calorífica específica de l'aigua: $c_e(\mathrm{H_2O}(l)) = 4{,}184\text{ J}\cdot\mathrm{^\circ C^{-1}}\cdot\mathrm{g^{-1}}$

Entalpia de fusió de l'aigua: $\Delta_{\mathrm{fus}}H^\circ(\mathrm{H_2O}(l)) = 6{,}01\text{ kJ}\cdot\mathrm{mol^{-1}}$ a $273\text{ K}$

Massa molar de l'aigua: $M(\mathrm{H_2O}) = 18{,}015\text{ g}\cdot\mathrm{mol^{-1}}$

Constant universal dels gasos: $R = 0{,}082\text{ atm}\cdot\mathrm{L}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 8{,}31\text{ J}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}} = 1{,}987\text{ cal}\cdot\mathrm{mol^{-1}}\cdot\mathrm{K^{-1}}$

Problema 1 (20 punts). Expansió isotèrmica d'un gas ideal

Una mostra de $2\text{ mol}$ d'un gas amb comportament ideal es troba inicialment a una pressió de $10\text{ atm}$ i a $250\text{ K}$. El gas pateix una expansió isotèrmica fins a aconseguir un volum que duplica l'inicial. Determineu la calor ($q$) i el treball ($w$) transferits quan la transformació es duu a terme:

a)

De forma isotèrmica i reversible.

b)

De forma isotèrmica i irreversible vencent de cop la pressió final del sistema.