GUIA 3 ENERGIA LIBRE Y PROP MOLARES Flashcards
Defina las funciones entropía, energía libre de Helmholtz (A) y energía libre de
Gibbs (G). Especifique cual/es pueden ser usadas como criterios de espontaneidad y bajo
qué condiciones. ¿Qué función resulta más conveniente usar en farmacia y bioquímica?
¿Por qué?
MUY TOMADA
Entropia: dS=dqrev/T
Energia libre de helmholtz: A= U-TS
Energia libre de Gibbs: G=H-TS
Pueden ser usadas como criterio de esponaneidad, siendo la S del universo la unica que no posee restricciones.
Criterios de espontaneidas: dSuniv>=0
dA(Vcte,Tcte,We=0)<=0
dG(Pcte,Tcte,We=0)<=0
La más conveniente de usar es G ya que es más fácil mantener la presión constante en laboratorio que el volumen
3.2) La energía libre de Helmholtz es igual al trabajo máximo
i) ¿a qué forma/s de trabajo se refiere?
ii) Deduzca la expresión matemática correspondiente a partir de la definición de A.
i. el trabajo máximo que puede realizar un sistema comprende tanto el trabajo de expansion/compresion como el trabajo extra o util, que son las otras formas de trabajo
ii. hoja aparte
La energía libre de Helmholtz (A) puede ser considerada trabajo máximo. Indique
bajo qué condiciones se aplica esta consideración y analice, utilizando esquemas y
ecuaciones, porque dicho trabajo puede ser menor o mayor que la variación de la energía
interna del sistema.
A puede ser considerada trabajo maximo bajo la condicion de que la temperatura sea constante
ΔA= ΔU - TΔS
Si hay un aumento de entropia edel sistema en el proceso, el trabajo máximo será mayor que ΔU, mientras que si el proceso ocurre con disminucion de entropia, el trabajo máximo es mejor que ΔU
La energía libre de Gibbs es igual al trabajo máximo no expansivo o trabajo extra (w
e ), i) ¿a qué forma/s de trabajo se refiere?
ii) Deduzca la expresión matemática correspondiente a partir de la definición de G
MUY TOMADA
El trabajo extra o máximo no expansivo que puede realizar un sistema comprende todas las formas del trabajo extra o útil sin incluir al trabajo de expansión.
Expresion hoja aparte
En la tabla de datos de funciones termodinámicas a 298 K aparecen los siguientes datos de entropía molar a 298 K:
Al(s)=28,3 J.K-1.mol-1; Al(l)=39,6 J.K-1.mol-1; Al(g)=164 J.K-1 .mol-1; Al3+(aq)=-322 J.K.mol-1
Explique:
i) las diferencias entre los valores absolutos de la entropía del aluminio en sus
distintos estados físicos
ii) por qué ninguno de los valores es 0
iii) por qué uno de los valores es negativo.
Las diferencias entre valores absolutos se deben al nivel de desorden molecular, ya que con cada paso de fase, aumentan el movimiento molecular, las distancias moleculas y la distribucion de la energia
Ninguno de los valores es 0 porque las entropias son absolutas, solo puede ser 0 a 0K
El valor negativo del aluminio en solucion se debe a que los valores de iones son relativos al H+ en solucion, que funciona como 0, por lo que la entropia del Al es menor que H+ pero no es negativa en valor absoluto
En la tabla de datos de funciones termodinámicas a 298 K aparecen los siguientes
datos de entropía molar a 298 K:
H2O (s) = 38 J.K -1 .mol -1; H2O (l) = 70 J.K -1 .mol -1; H2O (g) = 189 J.K -1 .mol -1
i) Explique las diferencias entre los valores absolutos de la entropía del H2O en sus
distintos estados físicos
ii) explique por qué ninguno de los valores es negativo
iii) calcule la variación de entropía de fusión y ebullición y explique la Regla de Trouton.
Con el cambio de fase en el agua van incrementando el movimiento de las moleculas, las distancias intermoleculares y la disipacion y distribucion de la energia
Los valores de entropia nunca son negativos ya que a 0K S=0 y a temperaturas mayores solo tomas valores positivos
La entropia asociada al cambio de fase de líquido a gaseoso es mayor que de solido a liquido porque loss movimientos y distancias son mayores en el primero. se asocia a la regla de truoton, que explica que la entropia de vaporizacion es tan grande que se asemeja en la mayoria de los liquidos a 85J/Kmol
A partir de la expresión del Primer Principio de la Termodinámica, deduzca la
ecuación que combina este principio con el Segundo Principio para obtener las variables
naturales de U. Discuta la validez de la ecuación obtenida, indique las condiciones usadas
para obtenerla, y a partir de ella defina termodinámicamente T y P
MUY TOMADA hoja aparte
A partir de la definición de G deduzca la ecuación que indica sus variables naturales.
Discuta la validez de la ecuación obtenida, indique las condiciones usadas para obtenerla, y a partir de ella explique cómo varía G con la temperatura para gases, líquidos y sólidos.
Explique el significado termodinámico de la pendiente del gráfico G vs T y comente las
diferencias entre los valores de dichas pendientes.
MUY TOMADA hoja aparte
Para un sistema cerrado un cambio infinitesimal reversible de G, durante el que no
se realiza trabajo extra (We), es descrito por la expresión: dG = VdP – SdT. A partir de esta
ecuación,
i) grafique y comente el efecto de la presión sobre G (a T constante) para gases,
líquidos y sólidos y comente el significado y las diferencias entre las pendientes
ii) grafique y comente el efecto de la temperatura sobre G (a P constante) para
gases, líquidos y sólidos y comente el significado y las diferencias entre las
pendientes.
MUY TOMADA hoja aparte
Explique el concepto de fase y de transición de fases. Analice el criterio termodinámico
de equilibrio de fases y explique por qué se produce una transición de fase.
Una fase es una region espacial de composicion homogenea y estado fisico uniforme en todos los puntos.
Una transicion de fase es un cambio de fase en el cual se modifica el estado fisico de la materia. incluye cambios de estado, transicion entre fase ferromagnetica y paramagnetica, o transicion entre estructuras moleculares o cristalograficas
En el equilibrio, el potencial quimico es el mismo en cualquier punto de la sustancia, independientemente del numero de fases, al igual que T y P.
Esquematice un diagrama de potencial químico (μ) 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
aparte
Esquematice un diagrama de potencial químico (μ) 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. Analice el significado de la pendiente de cada recta y relacione esa información con la interpretación molecular de la entropía.
aparte
Esquematice un diagrama de potencial químico (μ) en función de la temperatura a una P fija para una sustancia pura desde 0K hasta una T superior a su temperatura de fusión.
i) Analice el efecto de un aumento de la presión sobre la temperatura de fusión. ii) Explique por qué el agua constituye una excepción.
aparte
