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• NATALIA GARCIA VALENCIA

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22/05/2019

Fisicoquímica

“La fisicoquímica es una ciencia que se encarga de conferir conocimiento físico a la química” Jacobus Henricus van’t Hoff

Fisicoquímica-Prof. Manuel ChaurUniversidad del Valle

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Svante August Arrhenius

Mecánica Cuántica

Mecánica Estadística

Termodinámica

Cinética Jacobus Henricus van’t Hoff

Josiah Willard Gibbs

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Termodinámica: es el estudio del comportamiento de la energía calorífica y las formas en que la energía se transforma en calor

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Unidades de Presión

Propiedades termodinámicas

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Ley Cero de la Termodinámica L. Charles

T

V L. Boyle

L. Gay Lussac

P Ecuación de Estado:

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PV = nRT

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Ecuación de van der Waals

L. Charles

T

V L. Boyle

L. Gay Lussac

Cierta mezcla de He y Ne en un bulbo de 356 cm3 pesa 0,1480 g y se encuentra a 20oC y 748 torr. Calcule la masa y fracción molar de He presente.

P Ecuación de Estado: Fisicoquímica-Prof. Manuel ChaurUniversidad del Valle

PV = nRT

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Dilatación Térmica (α) y Compresibilidad Isoterma (κ) Coeficientes de van der Waals

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Material Concreto

α ( ° C-1 ) 0.7 – 1.2 x 10-5

Plata Oro Invar

2.0 x 10-5 1.5 x 10-5 0.04 x 10-5

Plomo Zinc Hielo Aluminio Latón Cobre Vidrio

3.0 x 10-5 2.6 x 10-5 5.1 x 10-5 2.4 x 10-5 1.8 x 10-5 1.7 x 10-5 0.4 – 0.9 x 10-5

Hierro Cuarzo Acero

1.2 x 10-5 0.04 x 10-5 1.2 x 10-5

Hallar α y κ para un gas ideal

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. TRABAJO

W=F x

Trabajo realizado por el hombre

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Distancia que se desplaza el objeto

Fuerza aplicada

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.

Trabajo realizado por el hombre

Distancia que se desplaza el objeto

Fuerza aplicada

W 

Fuerza

W=F x

Es imposible realizar un trabajo sin consumir una energía X2 X1

Fdx

[N.m=J] X1

distancia

X2

Trabajo=área

Energía = Capacidad para realizar un trabajo

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LA ENERGÍA DEL UNIVERSO SE CONSERVA

La energía potencial se transforma en energía cinética

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TRABAJO (PV) se acelera

Pext

La pérdida de energía potencial acelera el deslizamiento del objeto

mgh  12 mv2  cte

Pext

dx

cae energía química (carbón) Reacción Química energía interna (agua líquida vapor de agua) Cambio el vapor se expande Trabajo energía cinética

Pint

Pint

de Fase

Pext = Pint

Estado inicial

Equilibrio mecánico

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Pext > Pint

Estado Pext = Pint final

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Pext

Pext

dx

Pint

Pint

Pext < Pint

Pext = Pint

Estado Inicial 1

Estado Final 2

CALOR

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Una barra de 520 gramos cobre (c=0,093 Cal/goC) inicialmente a 90 oC son introducidos en un recipiente que contiene 850 gramos de agua (c=1 Cal/goC) a 5 oC. Calcule la temperatura de equilibrio.

Calcule el trabajo realizado por un gas ideal cuando se expande isotérmicamente (a 25 oC) desde un volumen inicial de 2.5 L a 5.8 L.

Primera Ley de la Termodinámica

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Experimento de Joule

Aunque la energía tome muchas formas, la cantidad total de energía es constante, y cuando la energía desaparece en una forma, aparece simultáneamente en otras

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La energía total del sistema mas la del entorno se mantiene constante

∆(Energía del Sistema) + ∆(Energía de alrededores) = 0 Fisicoquímica-Prof. Manuel ChaurUniversidad del Valle

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Un mol de vapor de agua inicialmente a 200 oC y 1 bar experimenta un proceso cíclico para el cual w=145J. Calcule ΔU y q para este proceso.

W >0

Q >0

Q 0

Ssis = 0 Ssis > 0

la variación de entropía del sistema y la de los alrededores.

espontáneo p. reversible

En un proceso espontáneo aumenta la S del universo.

desigualdad de Claussius: Suniv ≥ 0 Univalle-Prof. Manuel Chaur

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La entropía puede considerarse como una medida de la probabilidad (desorden)

S Sólido

¿Cómo es que el agua a menos de 0oC congela espontáneamente? ¿Acaso no disminuye la entropía?

S Líquido

Suniv = Ssis + Sent > 0

Gas

+ S

Soluto

0

S

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Halle ∆S para la fusión de 5,0 gramos de hielo (calor de fusión = 79,7 Cal/g) a 0 oC y 1 atm. Calcular ∆S para el proceso inverso.

El Calor de vaporización del agua a 100 oC es 40,66 kJ/mol. Encontrar ∆S cuando 5,00 gramos de vapor se condensan a 100 oC y 1 atm. Suponga que n moles de un gas perfecto sufren una expansión libre adiabática en el vacío (experimento de Joule). a) Exprese ∆S en función de las temperaturas y volúmenes iniciales y finales. b) Calcule ∆S si V2 = 2V1. Calcular el cambio de entropía cuando 5 gramos de F2(g) a 150 oC y 2,0 bar se mezclan con 6,5 gramos de O2 a 150oC y 2,0 bar. Calcular el cambio de entropía para convertir 1,0 mol de vapor de agua a 1,5 atm y 100 oC en 1,0 mol de hielo a 0oC y 1,0 atm. 200 gramos de oro [cP=0,0313 cal/(goC)] a 120 oC se depositan sobre 25 g de agua a 10 oC, y el sistema alcanza el equilibrio en un recipiente adiabático. Calcule: a) La temperatura final b) ΔSAu c) ΔSH2O d) El cambio en entropía total del sistema Univalle-Prof. Manuel Chaur

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