Exercici 2 · Química Bàsica Ii UB 2024

Tema: Segon principi: processos de gas ideal, entropia i energia de Gibbs · Del examen Examen parcial de Química Bàsica II (2024) (2024)

Enunciado

Exercici 2 (10 punts). Cicle termodinàmic de gas ideal diatòmic

Una quantitat de $2{,}00\text{ mols}$ d'un gas ideal diatòmic ( $C_{V,m} = \frac{5}{2}R$ , $C_{p,m} = \frac{7}{2}R$ ) descriu el cicle tancat reversible ABCA compost per tres passos:

Etapa 1 (AB): escalfament o expansió isobàrica reversible.

Etapa 2 (BC): expansió adiabàtica reversible.

Etapa 3 (CA): compressió isotèrmica reversible.

Es coneixen algunes de les variables termodinàmiques dels vèrtexs del cicle:

Estat · $p\ /\text{atm}$ · $V\ /\text{L}$ · $T\ /\text{K}$

A · $2{,}00$ · — · $300{,}0$

B · — · $30{,}0$ · $365{,}9$

C · $1{,}00$ · — · —

Representeu qualitativament aquest cicle termodinàmic en un diagrama de pressió enfront de volum ( $p-V$ ), indicant clarament els punts A, B i C i el sentit de la transformació.

Calculeu i completeu la taula següent amb els valors de treball ( $w$ ), calor ( $q$ ), variació d'energia interna ( $\Delta U$ ), variació d'entalpia ( $\Delta H$ ), i variacions d'entropia del sistema ( $\Delta S$ ), de l'entorn ( $\Delta S_{\text{entorn}}$ ) i de l'univers ( $\Delta S_{\text{total}}$ ) per a cadascuna de les etapes i per al conjunt del cicle:

Etapa · $w\ /\text{kJ}$ · $q\ /\text{kJ}$ · $\Delta U\ /\text{kJ}$ · $\Delta H\ /\text{kJ}$ · $\Delta S\ /\text{(J}\cdot\text{K}^{-1}\text{)}$ · $\Delta S_{\text{entorn}}/\text{(J}\cdot\text{K}^{-1}\text{)}$ · $\Delta S_{\text{total}}/\text{(J}\cdot\text{K}^{-1}\text{)}$

1 (AB)

2 (BC)

3 (CA)

Cicle

Enunciado: Exercici 2 · Química Bàsica Ii UB 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Representeu qualitativament aquest cicle termodinàmic en un diagrama de pressió enfront de volum (p – V), indicant clarament els punts A, B i C i el sentit de la transformació.

Solución: El camí AB és un segment horitzontal a pressió constant (2,00 atm) des de 24,6 L fins a 30,0 L; el camí BC és una corba adiabàtica descendent fins a (49,2 L, 1,00 atm); el camí CA és una corba isotèrmica de compressió de pendent lleugerament menor que l'adiabàtica tornant a A. El cicle es recorre en sentit horari.

Etapa 1 (AB): w / kJ

Solución: -1,09

Etapa 1 (AB): q / kJ

Solución: +3,84 / 3,84

Etapa 1 (AB): ΔU / kJ

Solución: +2,74 / 2,74

Etapa 1 (AB): ΔH / kJ

Solución: +3,84 / 3,84

Etapa 1 (AB): ΔS / (J·K⁻¹)

Solución: +11,56 / 11,56

Etapa 1 (AB): ΔSentorn / (J·K⁻¹)

Solución: -11,56

Etapa 1 (AB): ΔStotal / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Etapa 2 (BC): w / kJ

Solución: -2,74

Etapa 2 (BC): q / kJ

Solución: 0

Etapa 2 (BC): ΔU / kJ

Solución: -2,74

Etapa 2 (BC): ΔH / kJ

Solución: -3,84

Etapa 2 (BC): ΔS / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Etapa 2 (BC): ΔSentorn / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Etapa 2 (BC): ΔStotal / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Etapa 3 (CA): w / kJ

Solución: +3,46 / 3,46

Etapa 3 (CA): q / kJ

Solución: -3,46

Etapa 3 (CA): ΔU / kJ

Solución: 0

Etapa 3 (CA): ΔH / kJ

Solución: 0

Etapa 3 (CA): ΔS / (J·K⁻¹)

Solución: -11,56 / -11,53

Etapa 3 (CA): ΔSentorn / (J·K⁻¹)

Solución: +11,56 / 11,56 / +11,53 / 11,53

Etapa 3 (CA): ΔStotal / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Cicle: w / kJ

Solución: -0,37 / -0,38

Cicle: q / kJ

Solución: +0,38 / 0,38 / +0,37 / 0,37

Cicle: ΔU / kJ

Solución: 0

Cicle: ΔH / kJ

Solución: 0

Cicle: ΔS / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Cicle: ΔSentorn / (J·K⁻¹)

Solución: 0

Cicle: ΔStotal / (J·K⁻¹)

Solución: 0

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

Ejercicio Qüestió 2 · 2024 ›

Exercici 2 · Química Bàsica Ii UB 2024

Enunciado

Solución

Más ejercicios de Segon principi: processos de gas ideal, entropia i energia de Gibbs