DISCUSION 1 – FISICOQUIMICA II
Discusión de problemas Nº 1
ENERGÍA LIBRE
1. Calcule ΔG y ΔA en la compresión isotérmica de 1 mol de as ideal ideal !"# $%%&'( desde 1%% )asta 1%%% '*a +. Calcule ΔG para la e,pa n s i ó n isotérmica de 1 mol de as ideal desde un -olumen -olumen inicial $ $ de %.%1 m )asta %.1 m a una temperatura de +/ &' $.
0os moles de Arón a dos atmóseras de presión son comprimidos re-ersi2lemente a +3&C )asta 4ue su presión es de 1% atmóseras5 lueo el Arón se de6a e,pandir li2re e irre-ersi2lemente en un recipiente de tama7o tal5 4ue la presión inal es de + atmóseras. Calcule Δ85 Δ95 ΔA5 ΔG5 Δ:5 ; y < para los siuiente casos= a( El proceso de compresión 2( El proceso de e,pansión c( "odo el proceso
>. Calcule ΔG5 ΔA para dos moles de un un as ideal 4ue cam2ia cam2ia isotérmicamente desde desde una presión de 1% 1% atm )asta una una de presión presión de %.+ %.+ atm a %&C. Repita el c?lculo si el as es metano y se comporta se@n la ecuación de an der
El -olumen molar del C 9!l( es //. cm $ a +%&C y 1 atm de presión. presión. :uponiendo 4ue 4ue el -olumen es constante5 calcule calcule ΔG y ΔA al comprimir re-ersi2lemente re-ersi2lemente 1 mol de li4uido de de 1 )asta 1%% atm.
. 0e2ido a la e,pansión de un mol de C + a +D&C5 su presión presión cae de $ a 1 atm. atm. Calcule para este cam2io los -alores de ΔG5 ΔA y <5 si= a( :e considera al C + como un as ideal 2( El C + se comporta como un as de an der +/ L mol D. FCu?l es el cam2io de presión re4uerido para incrementar la enera li2re de Gi22s de un l4uido con -olumen iual a 3% cm $ mol 5 en +% calorasmolH calorasmolH Realice el c?lculo a dos dos temperaturas dierentes= %&C y 1%% &C. /. En cierto proceso y a una temperatura de >%%&'5 ΔG # 1+%% cal y Δ9#1D3%% cal.
∂ (∆G )
Encuentre para este proceso= proceso= Δ:5 ∂T
P5
∂ (∆ A) ∂T V
. Calcule ΔG& a 1%%&C para el cam2io de estado del aua 9 +!l( 9+ !( 5 sa2iendo 4ue Cp # 1D.>$% J 1./1$ , 1%$ calmol para el aua l4uida. 1%. Calcule el coeiciente de Koule")omson para el 9 + y el :+ a +3&C. +3&C. Considere para para el :+5 5 Cp # .D calmol &'
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11. Calcule ΔG& y ΔA& para la reacción entre la licina y el ?cido nitroso a +/ &'= N9+ C9+ C9!ac( J 9N!ac( ##### 9 C9+ C9 !ac( J N+!( J 9+!L( 1+. 9alle el -alor de ΔG&1%%&' para la reacción= 9+!( J Cl!( +9Cl!( :a2iendo 4ue Δ9&+/&' # 1/>.1> MK5 ΔG&+/&' # 1%.3/ MK y las capacidades caloricas en Kmol &' son= 9+!( = Cp& # +.% %./$ , 1%$" J +%.1D , 1%D"+ Cl+!( = Cp& # $1. J 1%.1>> , 1%$" J >%.$/ , 1%D"+ 9Cl!( = Cp& # +3.1 1./1 , 1%$" J 13.>D , 1%D"+ 1$. A partir de los ΔG&!( de ta2las5 calcule ΔG para las siuientes reacciones a +/&'= a( N+!( J $9+!( ######## +N9 $!( J ++!( 2( . 9Cl !( J NaBr!s( ######### NaCl!s( J 9Br!( c( . N+!( J +Cu!s( ######## N+!( J Cu+!s( d( . 9++!l( J :+!( ######## :$!( J 9+!l( 1>. 0eterminar la uacidad y el coeiciente de uacidad del isopentano a una presión de +3 atm y una temperatura de 1D%&C. 13. Calcule la uacidad y el coeiciente de uacidad del e a 1%%%&' y 1% > M*a5 si el as siue una ecuación de estado *!n2( # nR"5 con 2 # 3 , 1%3 m$mol. 1. A 3% &C los -ol@menes molares de N+!( a di-ersas presiones son como siue= *!atm( 1 +% >% % 1%% +%% $%% >%% !Lmol( 1/.+/ %./ %.>$> %.+/> %.1D %.%/D %.%D1 %.%3D 0etermine los coeicientes de acti-idad del as a 1%%5 +%% y 3%% atm.
3%% %.%3+
1D. 8na orma de la ecuación -irial de estado es= * # R" J R" J B* J C*+ J 0eri-e una e,presión para el coeiciente de uacidad en términos de los coeicientes -aria2les B5C y * a una temperatura dada. 1/. A $D$&' el seundo coeiciente -irial B para el e es /1.D cm $mol. Calcule el coeiciente de uacidad para el e a 3% atm y $D$ &'. 1. 8na orma de determinar la uacidad es medir el actor de compresi2ilidad en un inter-alo de presiones y lueo eectuar la interación. 0etermine la uacidad del ,eno a 1%% atm y +%% &' a partir de los siuientes datos= * !atm( 1 > D 1% >% D% 1%% O %.D%1 %./D %.D// %.3 %./D$> %.DD> %./D1 +%. A temperaturas tan 2a6as y presiones tan altas como las del pro2lema anterior5 no es sorprendente 4ue la uacidad diiera muc)o de la presión. Cuando las condiciones no son tan e,tremas5 se pueden utiliPar alunas ecuaciones de estado y realiPar la interación en orma analtica. :upona 4ue el as del pro2lema anterior o2edece la siuiente ecuación -irial de estado= * # R" !1JBJC+( 0eduPca una e,presión para la uacidad y para l n Q como una unción desarrollada en potencias de -olumen y los coeicientes B y C.
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+1. 8tilice la e,presión o2tenida en el pro2lema anterior para estimar la uacidad del arón a 1 atm de presión y 1%%&'. 8tilice los siuientes datos= *ara una " # +D$&'5 B # +1.1$ cm$mol C # 1%3>cmmol+ *ara una " # $D$&'5 B # %.$/ cm$mol C # 1/cmmol+ ++. *ara estimar la di-erencia entre uacidad en un inter-alo tpico de presiones5 represente la uacidad del arón a +D$&' en el inter-alo de % a 1%% atm. :o2re el mismo r?ico represente la uacidad de un as ideal. FA 4ué presión tiene el arón una uacidad iual a la unidad a una temperatura de +D$&'H +$. La presión de -apor del aua l4uida a +3&C es de +$.D mm9. :i se considera al -apor de aua como un as ideal FCu?l es la acti-idad del -apor de aua a 1 mm9 y +3&C5 si el estado est?ndar es tomado como la presión de -apor en el e4uili2rio a +3&CH +>. :uponiendo 4ue se pueden despreciar las interacciones atracti-as entre las partculas de los ases5 encontrar la e,presión para la uacidad de un as de an der
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