CLASE PRACTICA EVALUADA 1 Cálculos de ΔS, ΔG y análisis de la espontaneidad de los procesos 1 CURSO DE FISICOQUÍMICA I Sesión # 4 “El objetivo no es simplemente mantenernos ocupados. El objetivo es asegurarnos que nuestras acciones nos están conduciendo en dirección a nuestras metas y sueños.” Camilo Cruz, escritor, motivador

OBJETIVOS DE LA SESIÓN ANTERIOR: Contribuir individualmente al trabajo en equipo aportando ideas, realizando los cálculos, expresando y/o atendiendo las dudas que se presenten, con actitud de respeto y colaboración, logrando así un buen aprendizaje. Ejercitar y/o desarrollar habilidades para resolver problemas sencillos en que deba determinarse el cambio de entropía, cambio de entalpía y cambio de energía libre de Gibbs, efectuando los análisis correspondientes para poder emitir juicios acertados acerca de la espontaneidad de los procesos. ¿Los logramos?

OBJETIVO DE ESTA SESIÓN: Ejercitar y compartir habilidades para resolver problemas sencillos en que deba determinarse el cambio de entropía, cambio de entalpía y cambio de energía libre de Gibbs, efectuando los análisis correspondientes para poder emitir juicios acertados acerca de la espontaneidad de los procesos (uso de criterios de equilibrio).

Distribución de ejercicios 3T2Q3T1Q EquipoEjerciciosEquipoEjercicios 11 y 6A 22 y 7B 33 y 8C 44 y 9D 55 y 6E F2 y 9 G3 y 7 4

Ej. 1 Un mol de aire se calienta de 300 a 1000 K a presión constante. A estas condiciones el aire puede considerarse gas ideal y la ecuación empírica para el cálculo de su Cp tiene la forma: Cp = x T x T 2 – 1.97 x T 3 (expresado en J/mol K) Calcular el cambio de entropía correspondiente a este proceso. ¿Qué puede decirse acerca de la espontaneidad del proceso?. 5

Ej. 2 Calcular el cambio de entropía de 100g de hielo que se calientan de 195 a 305 K, bajo una presión total de 760 torr, consideren que los Cp del agua y del hielo tienen valores constantes de 75.3 y 37.7 J/mol-K respectivamente, y que el calor latente de fusión del hielo es de 6.02 kJ/mol. Analicen éste como un proceso a volumen constante, pues los cambios de volumen que sufren los sólidos al fundirse se pueden considerar despreciables. ¿Qué puede decirse acerca de la espontaneidad del proceso?. 6

Ej. 3 Calcular el cambio de entropía de 50 g de acetona que se enfrían a presión atmosférica desde 295 hasta 100 K. Tengan en cuenta que la temperatura de congelación normal de la acetona es de 178 K y que su calor específico tiene valores de 2150 J/kg K para la fase líquida y 2000 J/kg K para la fase sólida. También se sabe que el calor latente de fusión de la acetona es de 98 kJ/kg. Analicen éste como un proceso a volumen constante, pues los cambios de volumen que sufren los líquidos al solidificarse se pueden considerar despreciables. ¿Podría decirse que este es definitivamente un proceso espontáneo e irreversible? 7

Ej. 4 ¿Cuál será el cambio de entropía de un mol de gas ideal que se expande isotérmicamente desde un volumen de 20 L hasta 55 L? ¿Qué puede decirse acerca de la espontaneidad del proceso? L 55 L

Ej. 5 Determinar el cambio de entropía por el que pasa un kg de metano (CH 4 ) que se enfría a presión constante desde 900 hasta 350 K. Se sabe que la ecuación de Cp para este gas es: Cp = x T x T 2 – x T 3 (expresado en J/mol K, válida entre 273 y 1500K) ¿Podría decirse que este es definitivamente un proceso espontáneo e irreversible? 9

Ej. 6 ¿Cuál es el cambio en la entropía estándar en la siguiente reacción a 25°C? 2C (s) + O 2 (g)  2CO 2 (g) ¿Cómo calcularían el ΔG° de esta reacción a la misma temperatura? Realicen el cálculo y analicen la espontaneidad de la reacción a las condiciones dadas. 10

Ej. 7 Calculen el cambio de energía libre de Gibbs estándar de la siguiente reacción y analicen si la reacción es exotérmica o endotérmica, obtengan también el cambio de entropía estándar. H 2 O (g) + CO 2(g)  C 2 H 5 OH (l) + O 2(g) ¿Qué pueden decir de la espontaneidad de esta reacción en sentido directo a condiciones estándar? ¿Qué puede decirse de la reacción en sentido inverso a esas mismas condiciones? 11

Ej. 8 Para la reacción: 2C 6 H 6(l) (g)  12CO 2(g) + 6H 2 O (l) ¿Cuál es el cambio de energía libre a 25 0 C? ¿Qué significado tiene el valor obtenido? 12

Ej. 9 Para la reacción: 2 CH 4 (g) + 0 2(g)  2 CH 4 O (l) ¿Cuál es el cambio de energía libre a 25 0 C? ¿Qué significado tiene el valor obtenido? 13

¿Alcanzamos el objetivo? Ejercitar y compartir habilidades para resolver problemas sencillos en que deba determinarse el cambio de entropía, cambio de entalpía y cambio de energía libre de Gibbs, efectuando los análisis correspondientes para poder emitir juicios acertados acerca de la espontaneidad de los procesos (uso de criterios de equilibrio). ¿Qué más podemos hacer para fortalecer nuestro aprendizaje?