Termodinámica: Conceptos Clave y Problemas Resueltos, Ejercicios de Fisicoquímica

¡Descarga Termodinámica: Conceptos Clave y Problemas Resueltos y más Ejercicios en PDF de Fisicoquímica solo en Docsity! FISICOQUÍMICA MÓDULO I: TERMODINÁMICA SEMINARIO 2 Conceptos Importantes  Entropía y segunda ley de la termodinámica.  El cambio de entropía como criterio de espontaneidad de un proceso.  Energía libre.  El cambio de energía libre como criterio de espontaneidad. Fórmulas básicas  T q dS T q dS irrevrev   ,  0 asu dSdSdS      EVNkEVNS B ,,ln,,   TSHG   constante a ,0 PyTdG  Preguntas Conceptuales 1) ¿Es la entropía una función de estado? ¿Con qué propiedad microscópica de un sistema se relaciona la entropía? 2) Indique porqué es falsa la siguiente afirmación: “de acuerdo con el segundo principio de la termodinámica, la entropía de un sistema siempre aumenta en un proceso espontáneo”. 3) ¿Es posible determinar el valor absoluto de la entalpía de un sistema a partir de mediciones calorimétricas? ¿Y de la entropía? 4) Elija la o las palabras del interior de los paréntesis que hagan que las afirmaciones siguientes sean correctas. Al menos una de las palabras es correcta. Justifique sus respuestas. a) La segunda ley de la termodinámica afirma que la entropía de un sistema aislado siempre (aumenta, permanece constante, disminuye) durante un proceso espontáneo. b) Durante un proceso isotérmico reversible, TS para el sistema es (menor que, igual a, mayor que) el calor absorbido. c) TS para un proceso isotérmico, espontáneo, irreversible es (menor que, igual a, mayor que) el calor absorbido por el sistema. d) Cuando una muestra de líquido se convierte reversiblemente a su vapor en su punto de ebullición normal (Q, W, T, V, E, H, S, G, ninguno de estos) es igual a cero para el sistema. e) Si el líquido del inciso anterior se deja evaporar isotérmicamente, hacia una cámara previamente evacuada cuyo volumen es tal que la presión final del vapor es 1 atm, (Q, W, E, H, S, G) tendrán valores diferentes que en la evaporación reversible. 5) Indique en qué condiciones el cambio de energía libre de un sistema puede ser considerado como criterio de espontaneidad de un proceso. 6) Partiendo de la definición de G, deduzca las siguientes relaciones para las derivadas parciales de la energía libre de Gibbs V P G S T G T P                 Problemas típicos Problema 1 Considere un sistema aislado como el de la figura, formado por dos subsistemas idénticos a las temperaturas T1=400K y T2=200K, respectivamente. a) Si el sistema se deja evolucionar espontáneamente hacia el equilibrio, ¿cuál de los siguientes estados finales será alcanzado?  T1 = 300K, T2 = 300K  T1 = 500K, T2 = 100K b) ¿El hecho de que se alcance cualquiera de estos dos estados contradice el primer principio de la termodinámica? Problema 2 Un mol de CO se transforma desde un estado inicial caracterizado por Ti=320K y Vi=80,0l a un estado final caracterizado por Tf= 650K y Vf=120,0l. Asuma que el CO sigue la ecuación de estado del gas ideal y calcule el cambio de entropia para: a) El proceso es reversible y Vc 31,08J/K mol. b) El proceso es irreversible y Vc 31,08J/K mol. C) El proceso es reversible y 2 2 5 11 101415,301452.008,31 K T K T molJK cV    Problema 3 Dos moles de un gas ideal sufren una transformación adiabática contra una presión externa de 0.75 atm por la cual pasan de un estado con P= 1.5 atm, V= 3,0l hasta un estado con V=4.0l P=0,75 atm. a) Calcule el trabajo y el cambio de energía interna del sistema. b) ¿Es correcto asumir que el cambio de entropía del sistema es cero? c) Si su respuesta es no, calcule el cambio de entropía del sistema. Si su respuesta es si, piénselo de nuevo. T1 T2