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Físico Química II Termodinámica Estadística II

Universidad Central de Venezuela Facultad de Ciencias Escuela de Química

Problemas de Termodinámica Estadística II 1) (a) Utilizar el teorema de equipartición para estimar la capacidad calorífica molar a volumen constante de (i) I2, (ii) CH 4, (iii) C 6H6 en fase gaseosa a 25°C. (b) Utilizar el teorema de equipartición para estimar la capacidadcalorífica molar a volumen constante de (i) O3 , (ii) C2H4 , (iii) CO2 en fase gaseosa a 25°C. 2) (a) Estimar el valor de γ= Cp /CV para el amoniaco gaseoso y el metano. Realizar el cálculo teniendo en cuenta o despreciando la contribución vibracional a la energía. ¿Qué valor se aproxima más a la previsión experimental a 25 °C? (El valor experimental aparece entre paréntesis en las respuestas).(b) Estimar el valor de γ Cp/C V para el dióxido de carbono. Realizar = el cálculo teniendo en cuenta o despreciando la contribución vibracional a la energía, ¿Qué valor se aproxima más a la previsión experimental a 25 °C? 3) (a) Estimar la función de partición rotacional del HCl a (i) 25 °C y (ii) 250 °C. (b) Estimar la función de partición rotacional del O2 a (i) 25 °C y (ii) 250 °C. 4) (a)Calcular la función de partición rotacional del H2O a 298 K a partir de sus -1 -1 constantes rotacionales 27,878 cm ; 14,509 cm -1 y 9,287 cm ¿Por encima de qué temperatura es válida la aproximación de temperaturas elevadas? (b) Calcular la función de partición rotacional del SO2 a 298 K a partir de sus constantes rotacionales 2,02736 cm-1, 0,34417 -1 -1 cm y 0,293535 cm ¿Por encima de qué temperaturaes válida la aproximación de temperaturas elevadas? 5) (a) A partir del resultado del Ejercicio 4a, calcular la contribución rotacional a la entropía molar del vapor de agua a 25°C. (b) A partir del resultado del Ejercicio 4b, calcular la contribución rotacional a la entropía molar del dióxido de azufre a 25°C, 6) (a) Calcular la función de partición rotacional del CH4 (a) a partir de a sumadirecta de los niveles de energía a 298 K y 500 K y (b) a partir de a aproximación de temperatura elevada. Considerar B = 5,2412 cm-1 . (b) Calcular la función de partición rotacional del CH3CN (a) a partir de la suma directa de los niveles de energía a 298 K y 500 K y (b) a partir de la aproximación -1 de temperatura elevada. Considerar A = 5,28 cm -1 y B = 0,307 cm . 7) La longitud del enlace del O 2es 120,75 pm. Utilizar la aproximación de temperatura elevada para calcular la función de partición rotacional de la molécula a 300 K. 8) La molécula de NOF es un rotor asimétrico con constantes rotacionales 3,1752 cm-1 , 0,3951 -1 -1 cm y 0,3505 cm . Calcular la función de partición rotacional de la molécula a (a) 25°C, (b) 100°C. 9) Representar la capacidad calorífica molar de un conjunto deosciladores armónicos en función de T/θ y predecir la capacidad calorífica V vibracional del etino a (a) 298 K, (b) 500 K. Los modos normales (y sus degeneraciones entre paréntesis) aparecen a los números de ondas 612(2), 729(2), 1974, 3287 y 3374 cm-1. 10) Representar la capacidad calorífica molar de un conjunto de osciladores armónicos en función de T/θ y predecir la entropía molar estándar del Vetino a (a) 298 K (b) 500 K. Ver ejercicio anterior para los datos. 11) (a) La molécula de CO2 es lineal y sus -1 números de ondas vibracionales son 1388,2 cm ; -1 -1 667,4 cm y 2349,2 cm , siendo el último doblemente degenerado y los otros dos no degenerados. La constante rotacional de la -1 molécula vale 0,3902 cm . Calcular las contribuciones rotacionales y vibracionales a la energía de Gibbsmolar a 298 K. (b) La molécula de O 3 es angular y sus números de ondas -1 -1 vibracionales son 1110 cm , 705 cm y 1042 -1 cm . Las constantes rotacionales de la molécula -1 -1 -1 valen 3,553 cm ; 0,4452 cm y 0,3948 cm . Calcular las contribuciones rotacionales y vibracionales a la energía de Gibbs molar a 298 K. 12) (a) El nivel fundamental de Cl es P3/2 y el nivel 2 P1/2 está situado 881 cm -1...