Problemario fisicoquímica

Fisicoquímica.

Tema 1. Equilibrio de Fases.

Problemario.

1. Calcule ∆G, ∆A y ∆Suniv para cada uno de los siguientes procesos y señale cualquier aproximación que realice: a) fusión reversible de 10 g de hielo a 0 °C y 1 atm; b) vaporización reversible de 10 g de C6H6 a su punto de ebullición normal de 80.1°C y 1 atm; c) expansión adiabática de 1 mol de un gas perfecto en el vacío (experimento de Joule) con temperatura inicial de 300 K, volumen inicial de 2.00 L y volumen final de 6.00 L.

1. La relación (𝜕𝑈/𝜕𝑆)V = 𝑇 es notable porque relaciona las tres funciones de estado termodinámicas fundamentales U, S y T. El recíproco de esta relación, (𝜕𝑆/𝜕𝑈)V = 1/𝑇 , muestra que la entropía siempre aumenta cuando la energía interna crece a volumen constante. A partir de la ecuación de Gibbs para dU demuestre que (𝜕𝑆/𝜕𝑉)U = 𝑃/𝑇.
2. Construye un diagrama PV para el agua en Excel, usando una ecuación de estado cúbica. Para ello sigue los siguientes pasos:

1. Selecciona los valores de temperatura-presión de saturación en la región de equilibrio L-V para el agua.
2. Para cada valor de P-T calcula el volumen molar específico.
3. Construye tu gráfico P-V con los datos obtenidos que muestre la campana correspondiente al equilibrio L-V.
4. Incorpora 4 isotermas en el diagrama elaborado en iii) que contemplen las regiones de líquido, equilibrio L-V y vapor utilizando la ecuación de estado cúbica. (Debes apoyarte en Excel con las funciones de solver, función objetivo o método iterativo para encontrar raíces de una ecuación. Además, cuentas con la división sintética y aplicación de la fórmula cuadrática si conoces una raíz de una función cúbica para calcular sus otras dos raíces reales).

1. Aplica la regla de fases de Gibbs en 4 ejemplos de sistemas que presenten diferentes fases y que observas en tu vida cotidiana, y selecciona las variables pertinentes para que el sistema quede definido.

1. Algunas presiones de vapor CO2 sólido son:

[pic 1]

1. Encuentre el ∆Hm promedio de sublimación en este intervalo de temperatura.
2. Determine la presión de vapor a -75°C.

1. Se vaporiza 1 mol de amoníaco a una presión constante de 1 atm y una temperatura constante de 240 K, la temperatura de ebullición normal. El cambio de entalpía de vaporización a esta temperatura es de 25,11 kJ mol −

1. A) Encuentre ∆G, ∆S, w y q. B) El amoníaco gaseoso se expande de 1 atm a 0.1 atm, encuentre ∆G, ∆S, w y q.

En los siguientes ejercicios utiliza la ecuación de estado de Berthelot, los potenciales termodinámicos y relaciones de Maxwell para calcular los valores de los cambios que te sean posible de energía interna, entalpía, entropía, energía libre de Gibbs y Helmholtz, calor y trabajo (∆u, ∆h, ∆s, ∆g, ∆a, q, w). Compáralos con los valores obtenidos haciendo uso de las tablas de vapor:

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