Fisico QuiMica

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA ASIGNATURA: FISICOQUÍMICA DOCENTE: Mg – Ing. Uldarico USURIAGA LÓPEZ Cerro de Pasco, marzo 2 0 1 5

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termodinamica primera ley ejercicios

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRINFACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA METALRGICA

ASIGNATURA:FISICOQUMICA

DOCENTE: Mg Ing. Uldarico USURIAGA LPEZ

Cerro de Pasco, marzo

2 0 1 5

INTRODUCCIONEs 1887 el ao que se considera marca el nacimiento de la ciencia Fisicoqumica, por la organizacin de la primera revista alemana donde presentaron como tema los cientficos OSTWALD, alemn, VAN HOFF Holands, y ARRHENIUS Sueco, a quienes se les considera como los fundadores de la Fisicoqumica, quienes disertaron el tema Teora de la Disociacin Electroltica. Los descubrimientos se siguieron unos a otros en rpida sucesin, porque el campo de la investigacin era relativamente nuevo, despertando el inters de los estudiantes del mundo entero que a la sazn comenzaban a darse cuenta de lo importante que era estudiar a la Qumica desde un punto de vista fsico.

Para dar origen a la Fisicoqumica participaron varios cientficos como LAVOISIER, GAY - LUSSAC, DULONGREGNAULT, BUNSEN, KIRCHHOFF, quienes hicieron varios descubrimientos aplicando los fenmenos fsicos qumicos, que favorecieron el desarrollo de las industrias de la poca.

No cabe duda que Alemania fue la cabeza de este movimiento y que Guillermo OSTWALD tuvo una actividad la ms importante. El primer laboratorio de Fisicoqumica, creado y regentado por Ostwald en la Universidad de Leipzig, fue el semillero que produjo el grupo de profesores iniciales que el mundo necesitaba para la enseanza de la nueva ciencia.La fisicoqumica es un mbito del saber cientfico en el que se estudian las propiedades fsicas y la estructura de la materia, as como las leyes de la interaccin qumica y las teoras que las gobiernan. Por tanto, en ella tienen un papel fundamental la fsica, la qumica y las matemticas. UNIDAD I: GASES PRIMERA Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA

1.1.- Concepto de Fisicoqumica.- Se define como la ciencia qumica que estudia las interrelaciones que existen entre los fenmenos fsicos y qumicos. La Fisicoqumica comprende el estudio de las relaciones entre la materia y la energa, penetrando en las particularidades de la estructura de los tomos y molculas y caractersticas de los estados de agregacin de la materia, determina las propiedades de los cuerpos en relacin con su constitucin qumica.En realidad, las ideas que han introducido la Fisicoqumica permite hoy cualquier trabajo en Qumica, ha dado origen a notables adelantos en la tecnologa qumica y ha hecho sentir su influencia en todas las esferas de la ciencia.

1.2.- Importancia de la Fisicoqumica.- Su estudio implica una importancia marcada en su aplicacin prctica por lo que indicamos algunos:La medida de la viscosidad se aplica en el estudio del movimiento de los lquidosLa tensin superficial se aplica en la concentracin de minerales por flotacin.La medida de la tensin de vapor se aplica en la separacin de lquidos por destilacinEl conocimiento de tamaos de partculas es importante en la cermica, flotacin de minerales y pigmentos para pintura.La adsorcin se aplica en varias purificaciones.El control de PH, se aplica ampliamente en los laboratorios, industrias minero-metalrgico.Tambin tienen importantes aplicaciones en las tcnicas pticas, electrnica y nuclear.

Qu estudia la Fisicoqumica?La qumica es la ciencia que estudia las propiedades de la materia y sus transformaciones.La fsica es la ciencia que estudia los fenmenos naturales, tratando de encontrar las leyes bsicas que los rigen.La fisicoqumica estudia los temas de la qumica, usando las leyes de la fsica.Temas de Fisicoqumica Termodinmica

Qumica cuntica

Termodinamica estadstica

CinticaTermodinmica: Ciencia macroscpica que estudia las relaciones entre las distintas propiedades en equilibrio de un sistema y cmo cambian estas a lo largo de un proceso

Cintica: velocidades y mecanismos por los cuales se llevan a cabo los procesosDescripciones en termodinmicaMicroscpicaEspecifica el estado de c/u de las partculas de un sistema y sus interacciones.MacroscpicaEspecifica el valor de parmetros experimentalmente accesibles tales como T, P o V.

Estadstica Comprender los procesos qumicos y fsicos con el fin de poder predecirlos y controlarlosObjetivo de la Fisicoqumica FisicoqumicaTermodinmicaCalor TrabajoEnergaESPONTANEIDADUNIVERSOSISTEMAp V T nALREDEDORESSISTEMASABIERTOS AISLADOSCERRADOS

MateriaEnergaMateriaMateriaEnergaSAEl sistema y los alrededores pueden interaccionar el uno con el otro, a travs de los LIMITESRgidaMvilAdiabticaDiatrmicasPermeableImpermeableSemipermeableLos sistemas se presentan de diferentes formas ESTADOScaracterizados por VARIABLES termodinmicasExtensivasIntensivasTipos de variablesNo dependen de la cantidad de materia del sistema Ej: T, P, r No son aditivasDependen de la cantidadde materia del sistemaEj: m, V Son aditivasVariable = Propiedad Termodinmica = Funcin de EstadoNo dependen de la historia13Si las propiedades macroscpicasintensivas a lo largo de un sistema son idnticas el sistema de denomina homogneo

Si por el contrario estas propiedades no son idnticas el sistema se denominaheterogneo

Funciones de estadoAl asignar valores a unas cuantas, los valores de todaslas dems quedan automticamente fijados.

Cuando cambia el estado de un sistema, los cambios de dichas funciones slo dependen de los estados inicial y final del sistema, no de cmo se produjo el cambio.

DX = Xfinal Xinicial

Altura = funcin de estadodistancia recorrida= noSOLIDO1.4.- Los Gases y la Teora Cintica.- Es necesario referirnos a la materia que se presenta en la naturaleza en cuatro estados: gaseoso, lquido, slido y plasmtico.Esquema de los Estados de la Materia: Sublimacin Licuefaccin Vaporizacin Solidificacin Condensacin Deposicin o Sublimacin Regresiva

Aumento de temperatura:Disminucin de temperatura:

1.4.1.- Definicin de Gases.- Es un estado de agregacin de la materia, el cual no tiene forma ni volumen definido, un modelo gaseoso a condiciones ideales presenta las siguientes caractersticas:Que el gas est constituido por partculas de forma esfrica definido por puntos .Las partculas se denominan molculas y poseen movimiento catico molculas (movimiento sin direccin).Las partculas chocan en forma elstica unos a otros y contra las paredes del recipiente que lo contiene.Los choques de las partculas contra las paredes de los recipientes producen una fuerza determinada por la presin interna del gas.Las fuerzas intermoleculares y el volumen son despreciables.

LIQUIDOGASEOSO1718PV = nRTPV = m RT M P . Vm = R . TPara una cantidad fija de gas (n constante) la grfica pVT genera una superficieIsobara - presin constante - recta, V a TIsoterma - temperatura constante, hiprbola, pV = constanteIsocora - volumen constante - recta p a T http://www.chem1.com/acad/webtext/gas/gas_2.html#PVTEcuacin de estado ( p = f(V,T,N) Ley del Gas Ideal (gas perfecto)

Resumen Leyes de los GasespTnVBoyleaumentaconstanteconstantedisminuyeV 1/pCharlesconstanteaumentaconstanteaumentaT VAvogadroconstanteconstanteaumentaaumentan V

22Ley de Dalton de las presiones parcialesV y T son constantesp1p2ptotal = p1 + p2

Considera el caso en el que dos gases, A y B, estn en un recipiente de volumen V a T constante.

pA = nARTVpB = nBRTVnA es el nmero de moles de AnB es el nmero de moles de BpT = pA + pBXA = nAnA + nBXB = nBnA + nBpA = XA pTpB = XB pTpi = Xi pT

GASES REALESSon aquellos en que se considera que las molculas ocupan un volumen definido, y hay atracciones entre si.Las atracciones moleculares se debe a las altas presiones y bajas temperaturas.Los gases reales se ocupa del estudio de la ecuacin de Van Der Waals, cuya aplicacin es la mas sencilla y difundida en la industria a comparacin de otras.

ECUACIONES DE ESTADO PARA LOS GASES REALESComo se ha mencionado, la ecuacin de estado de los gases ideales: se aplica a los gases reales slo cuando stos se encuentran a presiones bajas y temperaturas altas, condiciones que corresponden a grandes volmenes molares.Debido a la importancia que tienen en la industria los procesos a altas presiones, cerca de un centenar de ecuaciones de estado para los gases reales han sido propuestas y se siguen proponiendo en las revistas cientficas especializadas; de entre todas la que ms se utiliza por su sencillez es la ecuacin de VAN DER WAALS y le siguen la ecuacin de DIETERICI (1899), la de BERTHELOT (1903), la de KEYES (1917), y la de BEATTIE BRIDGEMAN (1927) La ecuacin de van der Waals

Donde a es una constante y n y V son el nmero de moles y el volumen del recipiente, respectivamente.Las molculas de gas si tienen volumen!El volumen efectivo para el movimiento molecular es menor al volumen del recipiente: Vef= V nb

Corrige las fuerzas de interaccin molecular

Constantes de van der WaalsGasa (atmL2/mol2)b (L/mol)He0.0340.0237Ar1.340.0322H20.2440.0266N21.390.0391O21.360.0318Considera el siguiente aparato. Calcula las presiones parciales de helio y de nen despus de abrir la vlvula. La temperatura se mantiene constante.HeNe1.2 L, 0.63 atm3.4 L, 2.8 atm

El etileno gaseoso, C2H4, reacciona con gas hidrgeno en presencia de un catalizador de Pt para formar etano, C2H6, segnC2H4(g) + H2(g) C2H6(g)Una mezcla de C2H4 y H2 de la que slo se sabe que contiene ms moles de H2 que de C2H4 tiene una presin de 52 torr en un volumen desconocido. Despus de haber pasado la mezcla por un catalizador de Pt, su presin es de 34 torr en el mismo volumen y a la misma temperatura qu fraccin molar de la mezcla original era etileno?

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