GUÍA DE PROBLEMAS Nº 6

FISICOQUÍMICAGUÍA DE PROBLEMAS N° 6T E M A : LA ENERGÍA LIBRE Y EL EQUILIBRIO.Objetivos direccionales:Que el alumno:- Conozca e interprete las funciones energía de Gibbs y Helmholtz.- Aplique criterios de equilibrio en la resolución de problemas.- Evalúe la dependencia de la variación de energía libre con la temperatura y presión.- Interprete gráficos de µ en función de la temperatura.Objetivos Operacionales:Que el alumno:- Calcule ∆A y ∆G en procesos con gases y líquidos.- Calcule ∆G en transformaciones físicas y reacciones químicas.- Calcule cambios de energía libre a distintas temperaturas.- Utilice el potencial químico de una sustancia en la resolución de problemas.23

FISICOQUÍMICA1.- Especificar si las siguientes funciones ∆U, ∆H, ∆S, ∆G y ∆A son positivas, cero onegativas para los siguientes procesos y justifique sus respuestas.a) Ciclo de Carnot para un gas no ideal.b) Ciclo de Carnot para un gas ideal.c) Expansión isotérmica reversible de un gas ideal.d) Expansión adiabática en vacío de un gas ideal.e) Fusión reversible del hielo a 1 at y 0 o C.f) Vaporización del agua a 100 o C y 0,5 atm.g) Vaporización del agua a 1 atm y 100 o C.Justifique sus respuestas.2.- Un mol de He es calentado desde 200 o C a 400 o C a una presión constante de 1 atm.Dada la entropía absoluta del He a 200 o C = 32,3 cal/grado mol y suponiendo que el Hese comporta como un gas ideal, calcular ∆G, ∆H, ∆A y ∆S para este proceso. ¿El valorde ∆G obtenido significa que el proceso es espontáneo? ¿Por qué?3.-Amagat midió los siguientes volúmenes molares para el CO 2 333 KP (atm) 13,01 35,42 53,65 74,68 85,35V (cm 3 /mol) 2.000 666,7 400 250 200Calcular ∆G para la compresión de un mol de gas desde 20 a 80 atm.4.-a) Suponiendo que para un determinado gas se pueden despreciar las interaccionesatractivas, encuentre una expresión para la fugacidad de un gas de Van der Waals yestime su valor para el NH 3 (g) a 10,0 atm y 298 K.b) ¿Cuál es el efecto del término atractivo de la ecuación de Van der Waals sobre lafugacidad de un gas?5.-Teniendo en cuenta la serie de reacciones que se dan a continuación, hallar la energíalibre de formación del N 2 O 4 (g) a 25 o C.1/2N 2 (g) + 1/2O 2 (g) → NO(g) ∆G= 20,72 kcal a 25 o C.NO(g) + 1/2 O 2 (g) → NO 2 (g) ∆G= -8,33 kcal a 25 o C.2 NO 2 (g) → N 2 O 4 (g) ∆G= -1,38 kcal a 25 o C.6.- Cuando un mol de glucosa (C 6 H1 2 O 6 ) se oxida a CO 2 (g) y H 2 O(l) a 25ºC el∆ r Uº = - 2.808 kJ/mol y ∆ r Sº = 182,4 J/mol grado a 25ºC.a) ¿Qué cantidad de esa energía puede ser extraída como calor a presión constante?b) ¿Qué cantidad de trabajo se puede obtener?7.-Para la reacción:2 CO(g) → C(graf) + CO 2 (g)a) Deducir las expresiones de ∆S, ∆G y ∆H en función de la temperatura.b) Calcular ∆G, ∆S y ∆H a 800 K.c) Encuentre la presión a la cual la espontaneidad de la reacción a 800 K se invierte.(Utilice los datos de c p en función de la temperatura disponibles en tabla).24