QUMICA FSICA AVANADA 2 CONVOCATRIA 4 - 9 2003

COGNOMS.............................................................NOM...................................................GRUP: C

=====================================================================

NOTA:No es permet ls de llibres, formularis, solucionaris o qualsevol altra documentaci.

1.- Marqueu sobre lenunciat sense ambigitat lnica resposta correcta per a cadascun dels segents apartats. Cadaresposta correcta val 2 punts i cada resposta incorrecta descompta 0.5 punts.

1.1.- Per a un lquid pur en equilibri amb el seu vapor, la tensi superficial:

a) s funci de la pressi, temperatura i lrea superficial de la regi interfacial.b) augmenta amb la temperatura fins assolir un mxim a la temperatura crtica.c) s funci de la temperatura i no de l'rea de la regi interfacial.d) s funci de la pressi i de l'rea de la regi interfacial.

1.2.- Si en una dispersi col.lodal en dissoluci electroltica saugmenta la concentraci de lelectrlit:

a) el col.lode pot sedimentar per causa de laugment de la intensitat de les forces de dispersi.b) la dispersi roman estable fins que no canvie la viscositat del medi.c) el col.lode pot sedimentar a causa del minvament de llur repulsi electrosttica entre les partcules

col.lodals.d) la grandria efectiva de les partcules col.lodals roman invariable.

1.3.- La tensi superficial de les segents dissolucions 1.- cid oleic 0.1M. 2.- Aigua pura. 3.- cid actic 0.1M.4.- NaCl 1M. 5.- cid oleic 0.2Msordenen com segueix:

a) 1 > 5 > 3 > 2 > 4b) 4 > 5 > 1 > 3 > 2c) 4 > 2 > 3 > 1 > 5d) 5 > 1 > 3 > 2 > 4

1.4.- El model de doble capa difusa per a interfases electritzades:

a) prediu capacitats superficials independents del potencial i majors que les experimen tals.b) prediu capacitats superficials majors que les experimentals.c) suposa que els ions sn puntuals i aleshores la capacitat s menor que lexperimental.d) incorpora lefecte de la temperatura en la distribuci dels ions per no les repulsions i-i.

1.5.- En un sistema en el qual es forma una monocapa de comportament ideal:

a) la tensi superficial minva de forma lineal amb la concentraci de tensioactiu.b) lrea ocupada per les molcules augmenta amb la pressi superficial.c) les isotermes dadsorci mostren un tram horitzontal corresponent al canvi de lestat superficial.d) la concentraci superficial dexcs del tensioactiu s independent de lrea de la interfase.

2.- Contesteu breument per, justificant la resposta els segents punts:2.1.- En la secci transversal central d'un cilindre ple d'aigua s'introdueix una capa fina de sacarosa (coeficient de difusi,D = 5.2 10-6 cm2 s-1 ). La llargria del cilindre s L = 10 m i t un radi, r = 5 cm. Quina s la posici ms probable detrobar una molcula de sacarosa als 5 minuts?.

Examen_Setembre2003.nb 1

2.- Contesteu breument per, justificant la resposta els segents punts:2.1.- En la secci transversal central d'un cilindre ple d'aigua s'introdueix una capa fina de sacarosa (coeficient de difusi,D = 5.2 10-6 cm2 s-1 ). La llargria del cilindre s L = 10 m i t un radi, r = 5 cm. Quina s la posici ms probable detrobar una molcula de sacarosa als 5 minuts?.

La posici ms probable per la simetria del problema s la posici inicial, la de t = 0. (mxim)

2.2.- Deduu les unitats de la conductivitat trmica en el Sistema Internacional.

n els fenomens de transport, l'equaci fonamental de la fsica que ens proporciona la conductivitat trmica s:dqdt = - k A

dTdz

indicant-ne que la quantitat d'energia per segon, que flueix a travs d'una superfcie, A, s proporcional al gradient detemperatura entre els dos focus (calent i fred), aleshores en el SI:

Js = - k m2 Km

Resposta: k = Js m K = Ns K = kg ms3 K = watm K2.3.- Tenim una vareta que connecta dos cosos que inicialment estan a temperatures diferents. (a)Com podrem saberque la vareta ha assolit l'equilibri trmic?. (b)Com sabrem que la vareta es comporta com un sistema trmic en estatestacionari?.

a) Mesurem la T en diversos punts de la vareta i repetim el mateix a diferents temps, tindrem una col.lecci de tempera-tures, T( zi , t j ) espai i temps.

Equilibri si tots els valors T( zi , t j ) sn iguals.

b) Estacionari si THz1 , t1 L = THz1 , t2 L THz2 , t1 L = THz2 , t2 L etc... i successius i a ms a ms elgradient de temperatura s constant ( T

z = cte ).

2.4.- Tenim una conducci formada per dos trams cilndrics de llargria, L = 10 m cadascun i connectats en srie un acontinuaci de l'altre. El primer tram t un radi de 5 cm i el segon un radi de 2.5 cm. Si el caudal en el primer tram s 20L/hora, Quan val el caudal al final de la conducci?.

Dibuix

El principi de Continuitat ens diu que quan circula un fluid no compressible per una canonada de diferent secci, S, s'had'acomplir que: S v = S' v'Si definim com el caudal, F(Volum/temps) = dVdt esdevindr que:

F = dVdt = SS

dVdt = S 1S

S dldt = S v = S' v' = S'' v'' = etc...

Resposta el caudal en Litres/hora romandr constan segons el principi de contituitat.

3.- Marqueu sobre el full d'enunciats, sense ambigitat, l'nica resposta correcta per a cadascun dels segents apartats.Cada resposta correcta val 2 punts i cada resposta incorrecta descompta 0.5 puntos.

3.1. Una mostra polimrica est constituda per tres fraccions de pes M1= 1.000.000; M2= 500.00 i M3= 100.000 en

proporcions equivalents:

a) l'ndex de polidispersitat, I, s menor que la unitat, doncs Mn>Mw

b) I=1 doncs Mn=Mw=Mv

c) I>1 doncs Mv>Mw>Mn

d) I>1 doncs Mn

3.- Marqueu sobre el full d'enunciats, sense ambigitat, l'nica resposta correcta per a cadascun dels segents apartats.Cada resposta correcta val 2 punts i cada resposta incorrecta descompta 0.5 puntos.

3.1. Una mostra polimrica est constituda per tres fraccions de pes M1= 1.000.000; M2= 500.00 i M3= 100.000 en

proporcions equivalents:

a) l'ndex de polidispersitat, I, s menor que la unitat, doncs Mn>Mw

b) I=1 doncs Mn=Mw=Mv

c) I>1 doncs Mv>Mw>Mn

d) I>1 doncs Mn

qH = qHT qHE puix la de rotaci i la de vibraci valen la unitat.

a1) Per a altes temperatures (T = 500 K) podem usar l'expressi de les dades addicionals:

qHT = H 2 p mH kB Th2 L32 VqTrasH := ikjjj 2 p mH kB Th2 y{zzz32 Vqtranslacio = qTrasH . 8mH H1.007 10-3 kg mol-1L NA,

kB 1.38066 10-23 J K-1, T 500 K, h 6.62618 10-34 J s< . NA 6.022 1023 mol-12.123241030 J kgJ s2 N32 V

Per a les unitats cal saber que:I kgJ s2 M32 I kgN m s2 M32 I kgkg m s-2 m s2 M32 I 1m2 M32 1m3 = 1Volumla qual cosa indica una funci de partici adimensional.

qHE = g0 = ( 2S + 1) = 2 12 +1 = 2 (un electr desemparellat).

qElecH := H2 S + 1L;qelectronica = qElecH . S 1 22

qH = qtranslacio qelectronica . ikjjj kgJ s2 y{zzz32 1 m34.24647 1030 Vm3

a2) A T = 0 K no podem usar la funci donada abans i usarem la 0 gi e- bei que per a la trans laci valdriala unitat. L'electrnica continuaria valent la degeneraci de l'estat fonamental.Per tant:

qT = 1; qE = 2; q = qT qE

2

b) Clcul de la constant de velocitat, k.

L'expressi a usar per calcular la constant de velocitat en una reacci qumica bimolecular Dn = -1 s

kreaccio :=kB Th

qCANA VqHD

NA V qHNA V

ExpA- De0kB T

E

Examen_Setembre2003.nb 4

kreaccio

-De0T kB T V kB NA qCAh qH qHD

(1) Funci de partici del CA o estat de transici:

qCA = qTrasCA qRotCA qVibCA qEleCA;

qTrasCA :=ikjjj 2 p mCA kB Th2 y{zzz32 V;

qTCA = qTrasCA . 8mCA H4.029 10-3 kg mol-1L NA,kB 1.38066 10-23 J K-1, T 500 K, h 6.62618 10-34 J s< . NA 6.022 1023 mol-1

1.699221031 J kgJ s2 N32 VqRotCA :=

kB Ts h B

;

qRCA =qRotCA . 8kB 1.38066 10-23 J K-1, T 500 K, h 6.62618 10-34 J s, s 1, B 2.109 1011 s-1 i=12 Ki Pi v = k' PC2 H2 PH2

Examen_Setembre2003.nb 15

(b) Mecanismes compatibles:

(b1) Langmuir-Hilshenwood

v = k qC2 H2 qH2 = kKC2 H2 PC2 H2 KH2 PH2H1+ KC2 H2 PC2 H2 +KH2 PH2 L2

A T Ki per tant 1