Ejercicios de química resueltos. Termoquímica. Conservación de la energía. Brown 2022. Muestra 5.1.

[Regresar a ejercicios de conservación de la energía]

Los gases A(g) y B(g) están confinados en un sistema de cilindro y émbolo, como el de la Figura 5.4, y reaccionan para formar un producto sólido C(s): A(g) + B(g) → C(s). Durante la reacción, el sistema pierde 1150 J de calor hacia los alrededores. El émbolo se mueve hacia abajo mientras los gases reaccionan para formar un sólido. Como el volumen del gas disminuye bajo la presión constante de la atmósfera, los alrededores realizan 480 J de trabajo sobre el sistema. ¿Cuál es el cambio en la energía interna del sistema?.

Consideraciones cualitativas.

Las compresiones siempre aumentan la energía interna por ende trabajo es positivo.

El flujo de energía en dirección a los alrededores implica una pérdida de energía, por ende la dirección de calor es negativa.

Etapa anallítica

En este caso es solo elegir el procedimiento correcto que damos en la siguiente definición: Teorema de la conservación de la energía con los alrededores.

recuerda que las unidades en cualquier teorema de sumatorias es factor común a los términos y se puede sacar antes de sustituir los valores triviales.

Factor marcado

$$(\pm calor \pm trabajo) {\color{Purple} \textbf{J}} =\pm E.interna\tag{A}$$

$$(-1150 +480) \, {\color{Purple} \textbf{J}} =-670 {\color{Purple} \textbf{J}} \tag{A.1}$$

Teorema

$$\Delta U = \overset{\rightharpoonup}{Q}+\overset{\rightharpoonup}{W} \tag{B}$$

$$\Delta U = \, (-1150 +480)\, {\color{Purple} \textbf{J}}= -670 {\color{Purple} \textbf{J}} \tag{B.1}$$

Brown, T. L., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. E. (2022). Chemistry: The Central Science (15th ed.). Pearson.