Pilas recargables

TERMODINÁMICA DE LAS PILAS REVERSIBLES
OBJETIVO
Determinación de las variaciones de los potenciales de Gibbs, ∆G, entropía ∆S y entalpía ∆H
correspondientes a la reacción electroquímica que tienelugar en un acumulador de plomo-ácido.
MATERIAL NECESARIO
- Baño termostático que tiene un vaso metálico con aceite y el acumulador de plomo
- Multímetro digial MetraHit - Termómetro digitalINTRODUCCIÓN TEÓRICA
En un acumulador de plomo-ácido, el polo positivo está constituido por una lámina de plomo
recubierta de dióxido de plomo, PbO2, el polo negativo es una lámina de plomo esponjoso yel
electrólito es una disolución concentrada de ácido sulfúrico, H2SO4. Las reacciones que tienen
lugar en los electrodos son
Polo positivo PbO2 + 4H+
↔ Pb++ + 2 H2
O - 2 e- (reducción) (1)Polo negativo Pb ↔ Pb++ + 2 e- (oxidación) (2)
La reacción que tiene lugar en el acumulador cuando suministra energía es
PbO2 + Pb + 2 H2
SO4 ↔ 2 PbSO4 + 2 H2
O (3)
y la cantidad de electricidadcorrespondiente es 2 Faraday, F, siendo F = 96485 Coulomb/mol.
La fuerza electromotriz (f.e.m.) del acumulador de plomo es de 2V, aproximadamente. El trabajo
eléctrico realizado por un generador def.e.m. E cuando en él tiene lugar una reacción
electroquímica y se intercambian n electrones entre los electrodos es positivo e igual a
We = n F E (4)
Como la presión y la temperatura no varían, ysiempre que la intensidad que se suministre
sea lo suficientemente baja para considerar el proceso como reversible, se cumplen
dG = d(H - TS) = dH - T dS - S dT = dH - T dS (5)
dH = d(U + pV) = dU + pdV + V dp = dU + p dV (6)
δQ = T dS = dU + p dV + δW
e (7)
A partir de las ecs. (5)-(7) se obtiene
dG = V dP - S dT - δW
e
= - δW
e (8)
e integrando
∆G = - nFE (9)
Tanto ∆G como E sonfunción de T y p, y a p constante se cumple que5.2
∆S = - 



 ∂∆G
∂T
p
= nF 



 ∂E
∂T
p
(10)
siendo ∆S el incremento de entropía en el sistema cuando tiene lugar la...