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Fisicoquímica | Examen Final | Febrero 2010 | Altillo.com |
1) a) Enuncie y explique la Ley Cero de la Termodinámica. Explique la diferencia
entre calor y temperatura. Relacione la temperatura con el movimiento molecular.
b) Para una expansión adiabática de un gas ideal: i) Esquematice dicho proceso
en un gráfico P vs V incluyendo la curva obtenida si el proceso se realiza en
forma isotérmica y reversible, y discuta el trabajo de expansión realizado en
cada caso, ii) analice la variación de temperatura resultante, iii) ¿cómo
resulta la variación de presión en relación a lo que sucede en un proceso de
expansión isotérmico y reversible?
2. a) Indique que propiedad termodinámica define la espontaneidad de un proceso.
Escriba la expresión matemática y las unidades. ¿Qué consideración debe hacerse
sobre el calor para el cálculo de dicha función? ¿Cuál es el significado de la
inversa de la temperatura en esta expresión? Interprete dicha función desde el
punto de vista molecular.
b) Considere una máquina térmica en la cual la fuente caliente está a 800K y la
fuente fría está a 300K. ¿Cuál es la eficiencia de esa máquina térmica? Que
condiciones de calor o temperatura se deberían alcanzar par tener una eficiencia
igual a 1.
3) a) Demuestre que la variación de la energía de Helmholtz da el trabajo máximo
realizado en un proceso ya que constituye la parte de la variación de la energía
interna que es libre de transformarse en trabajo.
b) El Cu metálico se obtiene de su óxido CuO calentado (773K) en presencia de C
(grafito o similar), de acuerdo a: CuO(s) + 1/2 C(s) ® Cu(s) + 1/2 CO2(g).
Calcule la Keq y discuta la espontaneidad de:
i) la reacción: CuO(s) ® Cu(s) + 1/2 O2(g) (G°f CuO = –129,7 kJ/mol).
ii) la reacción: CuO(s) + 1/2 C(s) ® Cu(s) + 1/2 CO2(g) (G°f CO2 = –394,4 kJ/mol).
4) a) Defina el concepto de mecanismo de reacción. Reacciones opuestas,
consecutivas y paralelas: defínalas y grafique la concentración de las especies
químicas (A= reactivo) en función del tiempo. Para cada caso escriba la ecuación
diferencial para la velocidad de desaparición de A.
b) Enuncie las dos leyes de la Fotoquímica. Defina proceso fotoquímico primario
y proceso fotoquímico secundario y discuta el concepto de rendimiento cuántico
en relación a la Segunda Ley de la Fotoquímica
5) a) Esquematice un diagrama de potencial químico () en función de la
temperatura a una P fija, para una sustancia pura desde 0 K hasta una T superior
a su temperatura de ebullición. i) Seleccione un valor de temperatura, indique
cuál es la fase más estable a dicha temperatura y justifique. ii) Analice el
significado de los puntos de intersección entre las rectas; iii) Enuncie el
criterio termodinámico de equilibrio de fases.
b) Aplicando la ecuación de Clapeyron al límite entre las fases líquido-gas se
llega a la ecuación de Clausius-Clapeyron (ln p*/p = DeltavapH/R (1/T-1/T*).
Sabiendo que el funcionamiento del autoclave se fundamenta en este efecto
calcule que temperatura se alcanza en la cámara del autoclave si el indicador de
presión indica 212 kPa. Datos: DeltavapH = 40700 J mol-1; p = 101 kPa; y T=
373K.