Durante el cambio de estado de líquido a gaseoso a presión atmosférica y 25 C, 0,5 kg de aqua absorben 1141,75 kJ de energia en forma de calor. Determina: a) El trabajo que realiza el sistema. ¿Es de expansión o de compresión? b) b) La variación de energia interna del sistema.
Datos: d(agua) = 1 g/ml. Masas atómicas (umas ): H=1; 0=16.
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
En este segundo ejercicio resuelto de termodinámica química vamos a calcular el trabajo de expansión que deben realizar 1000 kg de agua líquida cuando se vaporizan para dar 1000 kg de agua en estado vapor, es decir, cuando sufre un cambio de estado. Asimismo, también calcularemos la variación de energía interna de este proceso, disponiendo del calor absorbido y del trabajo calculado en el primer apartado. Para poder calcular el trabajo, es necesario determinar el volumen de los dos estados, inicial y final. Consideraremos como estado inicial el volumen del agua líquida, y como estado final el volumen del agua vapor; de este modo determinaremos ΔV.
Fórmula del trabajo de expansión de un gas
Para el cálculo de la variación de energía interna, recurriremos a la expresión matemática del Primer Principio de la Termodinámica:
Primer Principio de la Termodinámica
El enunciado completo del ejercicio es:
Cuando 1000 kg de agua líquida a 100ºC se convierten en vapor a esa misma temperatura y a 1 atmósfera (1,013·105 Pa) absorbe 2283500 kJ. Calcular:
a) El trabajo de expansión realizado por el sistema.
b) La variación de energía interna del sistema (Primer Principio de la termodinámica).