Para aprender Termodinámica resolviendo problemas Energías Libres y Equilibrio Químico

Silvia Pérez Casas

Definición de energía libre de Helmholtz
A = U − TS

Es función de estado, propiedad extensiva y criterio de espontaneidad y equilibrio a volumen y temperatura constantes Definición de energía libre de Gibbs
G = H − TS

Es función de estado, propiedad extensiva y criterio de espontaneidad y equilibrio a presión y temperatura constantes. Criterios de espontaneidad y equilibrio: En un sistema aislado (volumen y energía interna constantes): Si ∆S > 0 , el proceso es espontáneo, Si ∆S = 0 , el sistema está en equilibrio, Si ∆S < 0 , el proceso no es espontáneo A temperatura y presión constantes: Si ∆G < 0 , el proceso es …ver más…

Solución: El helio y el nitrógeno se encuentran en diferentes condiciones iniciales de temperatura, presión y volumen. Al transferir estos dos gases a otro recipiente, las condiciones de cada uno cambian. Dado que la entropía es función de estado, podemos calcular el cambio total de entropía del sistema dividiendo el proceso en varias etapas y sumando las contribuciones de cada una de ellas. Estas etapas son: a) cambio de volumen del helio a temperatura constante, b) cambio de temperatura del helio a volumen constante, c) cambio de volumen del nitrógeno a temperatura constante, d) cambio de temperatura del nitrógeno a volumen constante, e) mezcla de ambos gases a temperatura constante. Estas etapas se muestran en el siguiente diagrama:

Material Didáctico en Revisión

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Para aprender Termodinámica resolviendo problemas

Silvia Pérez Casas

2 moles He a) 2 moles He 20 L, 5 atm, 609.76K 2 moles de He + 4 moles N2 100 L, 298.15K Ptotal=1.47 atm 4 moles N2 80L, 3 atm, 731 .71K d) 4 moles N2 100L, 731.71K (e) b) 100L, 609.76 K

c)

a) cambio de volumen del helio a temperatura constante,

∆S = nR ln

V2 = 26.76 J K −1 V1

b) cambio de temperatura del helio a volumen constante,

∆S = nCv ln

T2 = 17.85 J K −1 T1

c) cambio de volumen del nitrógeno a temperatura constante,

∆S = nR ln

V2 = 3.71 J K −1 V1

d) cambio de temperatura del nitrógeno a volumen constante,

∆S =