EJERCICIOS

Ejercicios

La curva de equilibrio sólido-vapor (sublimación) del argón (Pa(Ar)

= 40×10−3 kg mol−1) viene dada por:

 


con las constantes:

P0 = 1, 01×105 Pa,

a0 = 11, 77778,

a1 = −983, 4329K,

a2 = −5, 126506×10−3 K−1

Por otro lado, la curva de equilibrio líquido-vapor (ebullición) del argón viene dada por la misma expresión anterior pero con las

Nuevas constantes primas:

A’0 = 9.688286,

A’01 = −823, 8806K,

A’02 = −2, 878398×10−3 K−1

¿Cuál será la temperatura del punto triple de Ar? (punto en el que se cortan las curvas de sublimación y de ebullición). Obtener la variación de entalpía de fusión del Ar en su punto triple (la entalpía es función de estado).

 

1.- Cierta sustancia tiene una CP cuyo valor en cal.mol-1.K-1 está dado por las expresiones:
CP (s)= 4. 10-5 T3 0 < T < 50 K
CP (s)= 5 50  T < 150 K
CP (l)= 6 50  T < 400 K

En el punto de fusión normal, 150K, Hfus= 300 cal. mol-1.
a) Calcular la entropía molar de esta sustancia para el líquido a 300 K

b) Calcular la entalpía molar de fusión, la entropía molar de fusión y la energía libre molar de
Gibbs de fusión a 100 K. ¿Es razonable el signo que resulta para G ?.

Sol. a) S= 13,32 cal K-1 mol-1

      b) H100=250 cal/mol S100 =1,59cal/Kmol G100=91 cal/mol

2.- La temperatura de transición entre el azufre rómbico y el azufre monoclínico es 95,5ºC. Las
entropías de las dos formas cristalinas vienen dadas por las expresiones:
SS rómbico = - 61,13 + 14,98 Ln T + 26,11 10-3 T J.K-1mol-1
SS monoclínico= - 60,88 + 14,9 Ln T + 29,12 10-3 T J.K-1mol-1
Calcular la variación de la entalpía y de la energía de Gibbs para el proceso (a 25 ºC y 1 at):
SrómbicoSmonoclínico

Sol.   H= 261,9 J/mol G=55,6 J/mol

 

3.- El valor de H de vaporización del agua es 539.4 cal/gr en el punto de ebullición normal. a)
Muchas bacterias pueden sobrevivir a 100ºC formando esporas. La mayor parte de las bacterias
mueren a 120ºC. Por lo tanto, en los autoclaves empleados para esterilizar instrumentos médicos
y de laboratorio, se aumenta la presión para alcanzar el punto de ebullición del agua a 120ºC ¿
A que presión hierve el agua a 120ºC? b) ¿ Cual es el punto de ebullición del agua en lo alto de
una montaña donde la presión atmosférica es de 446 torr?.

Sol. a) 1,95 atm,       b) 358,5 K

4.- El calor de fusión del Hg en su punto de fusión normal (-38.9ºC) es de 2.82 cal/gr. Las
densidades del Hg(s) y del Hg(l), a –38.9ºC y 1 atm, son 14.193 y 13.690 gr/cc respectivamente.
Calcule el punto de fusión del Hg a : a) 100 atm; b) 800 atm.

Sol. a)TB = 234.7,     b) TB = 238.4 K

5.- Tomando la entropia de vaporización en la temperatura de ebullición normal (p=1atm) como
Sv  21 cal/Kmol. A) calcular el valor de la presión de vapor a cualquier temperatura T. B) La
temperatura de ebullición del éter dietílico es 34.6ºC. Calcular su presión de vapor a 25ºC.

Sol. a) ln P/1atm = 10.57(1-TB/T),    b) P = 541 torr

6.-La presión de vapor del agua a 25ºC es de 23.76 torr. A) Si se ponen, en un recipiente de V=10 l,
0.360 gr de agua a 25ºC, determine las fases que están presentes en el equilibrio y la masa de
H2O en cada una de ellas. b) Haga lo mismo que en el apartado anterior suponiendo que V= 20l.

Sol. a) grl = 0.130,   b) grl =0 y grv = 0.360

7.- ¿Verdadero o falso?
a) Cuando un sistema de un solo componente está formado por dos fases en equilibrio,
basta con fijar su temperatura para que todas las demás propiedades termodinámicas
intensivas queden establecidas.
b) El potencial químico i
 de un componente i en una fase  es una función de estado.
c) Durante un cambio de fase no se producen cambios de temperatura ni de volumen del
sistema.
d) El número de fases de un sistema formado por AgBr(s), AgCl(s) y una disolución
acuosa saturada de dichas sales es 2
e) Si    , el componente i fluye espontáneamente desde la fase  hasta la fase 