GUÍA DE ESTUDIOS DE TERMODINÁMICA (1)

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ENFOQUE BIOFÍSICO DEL ORGANISMO HUMANO 
TERMODINÁMICA 
1) Defina los siguientes términos: sistema, sistema abierto, energía potencial, energía cinética, proceso 
endotérmico, proceso exotérmico, entalpía de reacción. 
2) ¿Qué es el calor? ¿Cuál es la diferencia entre calor y energía térmica? 
3) ¿Qué cantidad de calor se necesita para calentar 50 g de cobre desde 20 ºC hasta 70ºC? CeCu= 0,385 
J/g.°C 
𝐐𝐬 = 𝐦. 𝐂𝐞. 𝚫𝐓 = 𝐦. 𝐂𝐞. (𝐓𝐟 − 𝐓𝐢) = 𝟓𝟎 𝐠. 𝟎, 𝟑𝟖𝟓
𝐉
𝐠. °𝐂
. (𝟕𝟎°𝐂 − 𝟐𝟎°𝐂) = 𝟗𝟔𝟐, 𝟓 𝑱 
4) Si se suministran 1.530 calorías a 45 ml de agua a 14 ºC, ¿Cuál será la temperatura final? δagua = 1 
g/ml; Ceagua= 1 cal/g.°C 
𝟏 𝐦𝐥𝐇𝟐𝐎 = 𝟏 𝐠𝐇𝟐𝐎; 𝐐𝐬 = 𝐦. 𝐂𝐞. 𝚫𝐓 = 𝐦. 𝐂𝐞. (𝐓𝐟 − 𝐓𝐢) ⟹
𝐐𝐬
𝐦. 𝐂𝐞
+ 𝐓𝐢 = 𝐓𝐟 =
𝟏. 𝟓𝟑𝟎 𝐜𝐚𝐥
𝟒𝟓 𝐠. 𝟏
𝐜𝐚𝐥
𝐠. °𝐂 
+ 𝟏𝟒°𝐂 
𝑻𝒇 = 𝟒𝟖°𝑪 
5) 1 kcal de calor eleva la temperatura de 200 g de hierro en 46.7 ºC. Calcular el calor específico del 
hierro. 
𝐐𝐬 = 𝐦. 𝐂𝐞. 𝚫𝐓 ⟹ 𝐂𝐞 =
𝐐𝐬
𝐦. 𝚫𝐓
=
𝟏. 𝟎𝟎𝟎 𝐜𝐚𝐥
𝟐𝟎𝟎 𝐠. 𝟒𝟔, 𝟕°𝐂
= 𝟎, 𝟏𝟎𝟕
𝒄𝒂𝒍
𝒈. º𝑪
 
6) La combustión de 2 g de antracita libera 61.086 J. ¿Qué cantidad de carbón se necesita para calentar 
10 l de agua desde 20ºC hasta punto de ebullición (a presión atmosférica normal), suponiendo que el 
proceso es 100% eficiente. El calor específico del agua es 1 cal/ºC.g y su densidad a 20 ºC, 1 g/ml. 
Rta: M=109 g 
𝟏𝟎 𝐋𝐇𝟐𝐎 = 𝟏. 𝟎𝟎𝟎 𝐦𝐥𝐇𝟐𝐎 = 𝟏. 𝟎𝟎𝟎 𝐠𝐇𝟐𝐎 ; 𝟏 𝐜𝐚𝐥 = 𝟒, 𝟏𝟖𝟒 
𝐉
𝐜𝐚𝐥
⟹
𝟔𝟏. 𝟎𝟖𝟔 𝐉
𝟒, 𝟏𝟖𝟒 
𝐉
𝐜𝐚𝐥
= 𝟏𝟒. 𝟔𝟎𝟎 𝐜𝐚𝐥 
𝐐𝐬 = 𝐦. 𝐂𝐞. 𝚫𝐓 = 𝐦. 𝐂𝐞. (𝐓𝐟 − 𝐓𝐢) == 𝟏. 𝟎𝟎𝟎 𝐠. 𝟏
𝐜𝐚𝐥
𝐠. °𝐂
. (𝟏𝟎𝟎°𝐂 − 𝟐𝟎°𝐂) = 𝟖𝟎. 𝟎𝟎𝟎 𝐜𝐚𝐥 
𝐏. 𝐂.𝐚𝐧𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢𝐭𝐚 =
𝟔𝟏. 𝟎𝟖𝟔 𝐉
𝟐 𝐠
=
𝟏𝟒. 𝟔𝟎𝟎 𝐜𝐚𝐥
𝟐 𝐠
= 𝟕. 𝟑𝟎𝟎
𝐜𝐚𝐥
𝐠
; 𝐐 = 𝐏. 𝐂.𝐚𝐧𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢𝐭𝐚 . 𝐦𝐚𝐧𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢𝐭𝐚 ⟹ 
⟹ 𝐦𝐚𝐧𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢𝐭𝐚 =
𝐐
𝐏. 𝐂.𝐚𝐧𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢𝐭𝐚
=
𝟖𝟎. 𝟎𝟎𝟎 𝐜𝐚𝐥
𝟕. 𝟑𝟎𝟎
𝐜𝐚𝐥
𝐠
= 𝟏𝟎, 𝟗𝟗 𝒈 
7) ¿Qué temperatura final tendrá una barra de hierro que pesa 1 Kg e inicialmente está a 90 ºC, si al 
sumergirla en agua pierde 2.675 calorías? Tomar dato de calor específico del hierro del problema 3. 
Rta: tf= 65°C 
𝐐𝐬 = 𝐦. 𝐂𝐞. 𝚫𝐓 = 𝐦. 𝐂𝐞. (𝐓𝐟 − 𝐓𝐢) ⟹
𝐐𝐬
𝐦. 𝐂𝐞
+ 𝐓𝐢 = 𝐓𝐟 =
− 𝟐. 𝟔𝟕𝟓 𝐜𝐚𝐥
𝟏. 𝟎𝟎𝟎 𝐠. 𝟎, 𝟏𝟎𝟕
𝐜𝐚𝐥
𝐠. °𝐂
 
+ 𝟗𝟎°𝐂 
𝑻𝒇 = 𝟔𝟓°𝑪 
8) Al escribir las reacciones termoquímicas ¿Por qué es importante indicar el estado físico de cada 
sustancia? 
9) ¿Son los siguientes fenómenos exotérmicos o endotérmicos? 
A) FOTOSÍNTESIS 
B) ENCENDER UN FÓSFORO 
C) EVAPORACION DEL AGUA 
D) DERRETIR HIELO 
E) COCINAR UN HUEVO 
F) DESCOMPONER PROTEINAS 
G) DESCOMPOSICION DEL CaCO3 
H) FISIÓN NUCLEAR 
I) RESPIRACIÓN 
 
Sabiendo que W=-p.v 𝟏 𝐋. 𝐚𝐭𝐦 = 𝟐𝟒, 𝟐𝟎 𝐜𝐚𝐥 = 𝟏𝟎𝟏, 𝟐𝟔 𝐉 
10) Calcule el trabajo realizado por un gas que se encuentra a temperatura ambiente si realiza una 
expansión de 2 a 6 litros, en contra del vacío, en contra de una presión externa de 0.5atm, en contra 
de una presión constante de 1,2 atm. 
∆𝐕 = 𝐕𝐟 − 𝐕𝐢 = 𝟔 𝐋 − 𝟐 𝐋 = 𝟒 𝐋; 𝐖 = − 𝐏. ∆𝐕 = − 𝟎 𝐚𝐭𝐦. 𝟒 𝐋 = 𝟎 𝑳. 𝒂𝒕𝒎 
𝐖 = − 𝐏. ∆𝐕 = −(− 𝟎, 𝟓 𝐚𝐭𝐦). 𝟒 𝐋 = 𝟐 𝑳. 𝒂𝒕𝒎 = 𝟐𝟎𝟐, 𝟓𝟐 𝑱 
𝐖 = − 𝐏. ∆𝐕 = −(− 𝟏, 𝟐 𝐚𝐭𝐦). 𝟒 𝐋 = 𝟒, 𝟖 𝑳. 𝒂𝒕𝒎 = 𝟒𝟖𝟔, 𝟎𝟓 𝑱 
11) Explique el significado de la siguiente ecuación termoquímica 
4 NH3(g) + 5 O2(g) → 4 NO(g) + 6 H2O(g) ∆H= - 905 J 
12) Calcular el calor de formación del Pentano (C5H12) a partir de los elementos que lo componen, 
sabiendo que el calor de combustión del mismo es - 2.865 KJ/mol, que el calor de formación del agua 
es - 242 kJ/mol y que el calor de formación del dióxido de carbono es - 393 kJ/mol. Rta: ∆Hf=-552 KJ 
C5H12(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) 
H2(g) + ½ O2(g) → H2O (g) 
C (s)+ O2 (g) → CO2 (g) 
C5H12(g) + 8 O2(g) → 5 CO2(g) + 6 H2O(g) + 𝚫𝐇°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 
𝚫𝐇°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐇𝐟
°𝐩𝐫𝐨𝐝𝐮𝐜𝐭𝐨𝐬 − 𝐇𝐟
°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐭𝐢𝐯𝐨𝐬 
⟹ 𝚫𝐇°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 = 𝟓. 𝐇𝐟𝐂𝐎𝟐
° + 𝟔. 𝐇𝐟𝐇𝟐𝐎
° − (𝐇𝐟𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐
° + 𝟖. 𝐇𝐟𝐎𝟐
° ) 
⟹ − 𝟐. 𝟖𝟔𝟓
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
= 𝟓. (− 𝟑𝟗𝟑
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
) + 𝟔. (− 𝟐𝟒𝟐
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
) − (𝐇𝐟𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐
° + 𝟖. 𝟎
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
) 
⟹ − 𝟐. 𝟖𝟔𝟓
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
= −𝟏. 𝟗𝟔𝟓
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
− 𝟏. 𝟒𝟓𝟐
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
− 𝐇𝐟𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐
° = − 𝟑. 𝟒𝟏𝟕
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
− 𝐇𝐟𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐
° 
⟹ 𝐇𝐟𝐂𝟓𝐇𝟏𝟐
° = − 𝟑. 𝟒𝟏𝟕
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
+ 𝟐. 𝟖𝟔𝟓
𝐊𝐉
𝐦𝐨𝐥
= − 𝟓𝟓𝟐
𝑲𝑱
𝒎𝒐𝒍
 
13) ¿Cuáles de los siguientes procesos son espontáneos? 
14) Disolver sal de mesa en sopa caliente-escalar el Mont Everest- Esparcir un perfume destapando el 
frasco 
¿Cómo cambia la entropía en los siguientes procesos? 
15) Un sólido se funde-Un líquido se congela- Un líquido hierve- Un vapor se convierte en sólido- Un 
vapor se condensa en un líquido- Un sólido se sublima 
16) Calcular el aumento de entropía que acompaña la fusión de 100 g de hielo. (calor de fusión= 78,9 
cal/g) si la variación de la energía libre es de -56,7 cal. 
𝚫𝐇 = 𝛌𝐟𝐮𝐬𝐢ó𝐧. 𝐦 = 𝟕𝟖, 𝟗
𝐜𝐚𝐥
𝐠
. 𝟏𝟎𝟎𝐠 = 𝟕. 𝟖𝟗𝟎 𝐜𝐚𝐥; 𝚫𝐆 = 𝚫𝐇 + 𝐓. 𝚫𝐒 ⟹ 𝚫𝐒 =
𝚫𝐆 − 𝚫𝐇
𝐓
=
=
− 𝟓𝟔, 𝟕 𝐜𝐚𝐥 − (− 𝟕. 𝟖𝟗𝟎 𝐜𝐚𝐥)
𝟐𝟕𝟑 𝐊
= 𝟐𝟖, 𝟔𝟗 
𝒄𝒂𝒍
𝑲
 
En los siguientes pares de sustancia escoja cuál tiene mayor entropía: 
Li(s)/Li(l) 
C2H5OH(l)/CH3OCH3(l) (Una forma enlaces hidrógeno) 
Grafito/Diamante 
Ar (g)/Xe (g) 
17) El calor de formación del metanol es de -56 Kcal/mol. Calcular el calor de combustión sabiendo que 
el calor de formación del agua es -68 Kcal/mol y el calor de formación del dióxido de carbono es -94 
kcal/mol. 
CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + 2 H2O 
C + 2 H2 + ½ O2 → CH3OH 
CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + 2 H2O + ∆H 
𝚫𝐇°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐇𝐟
°𝐩𝐫𝐨𝐝𝐮𝐜𝐭𝐨𝐬 − 𝐇𝐟
°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐭𝐢𝐯𝐨𝐬 
⟹ 𝚫𝐇°𝐫𝐞𝐚𝐜𝐜𝐢ó𝐧 = 𝐇𝐟𝐂𝐎𝟐
° + 𝟐. 𝐇𝐟𝐇𝟐𝐎
° − (𝐇𝐟𝐂𝐇𝟑𝐎𝐇
° +
𝟑
𝟐
. 𝐇𝐟𝐎𝟐
° ) 
⟹ 𝚫𝐇°𝐜𝐨𝐦𝐛𝐮𝐬𝐭𝐢ó𝐧 = (− 𝟗𝟒
𝐊𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥
) + 𝟐. (− 𝟔𝟖
𝐊𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥
) − (− 𝟓𝟔
𝐊𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥
+
𝟑
𝟐
. 𝟎
𝐊𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥
) = − 𝟏𝟕𝟒
𝑲𝑱
𝒎𝒐𝒍
 
18) La variación de energía libre durante la combustión de un mol de glucosa es - 686 kcal/mol, la 
variación de entropía es 0,0433 kcal/mol.K y la variación de entalpía es -673 Kcal/ mol. Calcule la 
temperatura de combustión en grados centígrados. Rta: Tc= 27,2 °C 
𝚫𝐆 = 𝚫𝐇 + 𝐓. 𝚫𝐒 ⟹ 𝐓 =
𝚫𝐆 − 𝚫𝐇
𝚫𝐒
=
− 𝟔𝟖𝟔
𝐊𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥
− (− 𝟔𝟕𝟑
𝐊𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥
)
𝟎, 𝟎𝟒𝟑𝟑
𝐤𝐜𝐚𝐥
𝐦𝐨𝐥. 𝐊
= 𝟑𝟎𝟎, 𝟐𝟑 𝑲 = 𝟐𝟕, 𝟐𝟑°𝑪 
19) ¿Qué cantidad de trabajo mecánico se necesita para elevar la temperatura de 1,5 litros de agua 
desde 20°C hasta 70°C? 𝟏 𝐊𝐜𝐚𝐥 = 𝟒, 𝟏𝟖𝟒 𝐊𝐉 
𝑾 = 𝐐𝐬 = 𝐦. 𝐂𝐞. 𝚫𝐓 = 𝐦. 𝐂𝐞. (𝐓𝐟 − 𝐓𝐢) = 𝟏, 𝟓 𝐊𝐠. 𝟒, 𝟏𝟖𝟒
𝐊𝐉
𝐊𝐠. °𝐂
. (𝟕𝟎°𝐂 − 𝟐𝟎°𝐂) = 𝟑𝟏𝟑, 𝟖 𝑲𝑱 
20) Considere dos metales A y B, cada uno con una masa de 100 g y ambos con una temperatura de 20°C. A tiene 
mayor capacidad calorífica que B. En las mismas condiciones Qué metal requeriría más tiempo para elevar su 
temperatura a 21°C? 
21) Los valores de entalpía de formación de los alótropos O2 y O3 son 0 y 142 KJ/mol a 25°C ¿Cuál es la forma más 
estable a esa temperatura?