Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica

Calcular el aumento de la entropía específica del agua cuando se la calienta a la presión atmosférica constante desde -18 oC donde se encuentra en forma de hielo, hasta 150 oC, donde se encuentra en forma de vapor sobrecalentado. Datos: calor específico del hielo: 0.5 cal/goC; calor específico del agua: 1.0 cal/goC; calor específico del vapor: 0.47 cal/goC; calor de fusión del hielo: 80 cal/g; calor de vaporización del agua: 540 cal/g.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

En la figura está representado en un diagrama P-V el ciclo seguido por un gas. Si la energía interna del gas cuando se lleva de A a C aumenta en 800 J y el trabajo realizado por el gas a lo largo de la trayectoria ABC es de 500 J, a) ¿cuánto calor hay que agregar al gas al ir de A a C a través de B? b) Si la presión en el punto A es 5 veces la presión en el punto C, ¿cuál es el trabajo realizado por el gas al ir de C a D? c) ¿Cuál es el calor intercambiado con los alrededores de C a A? d) Si la energía interna al ir de D hasta A aumenta en 500 J, ¿cuánto calor se debe agregar al gas cuando va de C a D?

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de SEP2002.

Un metro cúbico de hidrógeno (H2), que se considera gas perfecto, a 4 atm y 5 oC se calienta por vía reversible a presión constante hasta 255 oC. Calcular el calor que hay que comunicarle, el incremento de su energía interna y el trabajo realizado por el gas. Si partiendo de las condiciones iniciales el hidrógeno se expande reversible e isotérmicamente hasta el mismo volumen que antes, ¿el trabajo realizado por el gas es mayor o menor que el anterior? cp=7 cal/molK; cv=5 cal/molK; R=2 cal/molK; T0=0 oC=273 K.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Una masa de 500 g de oxígeno (masa molecular M=32 g/mol), al que se considera gas perfecto, se encuentra en el interior de un cilindro cerrado por un émbolo móvil sin rozamientos, siendo inicialmente su presión de 1 atm y su temperatura de 50 ºC. Se comprime posteriormente el gas isobáricamente hasta que su volumen se reduce a la mitad, sufriendo a continuación una compresión adiabática durante la cual se realiza un trabajo sobre el gas de 10283 J, evolucionando seguidamente a volumen constante, y volviendo al estado inicial mediante una expansión isoterma. Se pide: a) presión, volumen y temperatura en cada uno de los puntos del ciclo; b) dibujar el ciclo; c) variación de energía interna, trabajo, calor y entropía en cada una de las transformaciones y en el ciclo completo; d) rendimiento termodinámico del ciclo; e) rendimiento de un ciclo de Carnot que operase entre las mismas temperaturas extremas.
Datos: constante de los gases perfectos R=0.082 atml/molK=8.32 J/molK=2 cal/molK; 1 cal=4.18 J; 1 atm=101324.72 N/m2.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2004.

Un sistema experimenta las siguientes transformaciones reversibles: 1) de A a B isotérmica a 600 K con absorción de 300 kcal; 2) de B a C adiabática hasta 100 K; 3) de C a D isotérmica a 100 K con absorción de 500 kcal; 4) de D a E adiabática hasta 400 K; 5) de E a F isotérmica a 400 K con cesión de 800 kcal. Se trata de volver al estado inicial cediendo calor solamente por vía isotérmica a 350 K. ¿Cuál es la cantidad de ese calor?

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un recipiente cilíndrico cerrado, de paredes impermeables al calor, está dividido en dos partes iguales por un émbolo sin rozamiento, también impermeable al calor. En cada compartimento hay un gas ideal, biatómico e inicialmente ambos están a T=27 oC y P=71 cm de Hg. El volumen total del cilindro es V=10 l. El compartimento de la izquierda lleva un sistema de calefacción que permite calentar el gas que hay en él. Se acciona este sistema y se triplica así la presión P1=3P. Calcular: a) las temperaturas y volúmenes finales de los dos compartimentos; b) la cantidad de calor absorbida por el gas de la izquierda; c) el incremento de entropía del conjunto. Tómese 1 atm=101324.72 N/m2.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

El dispositivo de la figura está constituido por un cilindro adiabático provisto de un pistón, también adiabático. Un tabique metálico interior M, de masa despreciable y buen conductor del calor, lo divide en dos partes A y B. Inicialmente el tabique metálico está cubierto por una superficie adiabática y los recintos A y B contienen cada uno 1 mol de un mismo gas ideal monoatómico (cv=12.47 J/molK) a la presión de 101.3 kPa y temperaturas de 1500 K (A) y 373 K (B). Se elimina la superficie adiabática que cubre M y al mismo tiempo, el gas contenido en A se comprime cuasiestática e isotérmicamente (1500 K). Cuando la temperatura del gas B alcanza también los 1500 K se detiene el proceso de compresión. Calcúlese: a) el trabajo de compresión isoterma realizado sobre el gas que ocupa el recinto A; b) el valor final de la presión en los recintos A y B; c) las variaciones de entropía de los gases contenidos en A y B, de la placa metálica M y del Universo. Constante de los gases perfectos: R=8.31 J/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.