¿Cómo calcular este cambio de energía de Gibbs para un gas de Van der Waals?

El cambio de la energía de Gibbs a temperatura constante y número de especies, Δ GRAMO , viene dada por una integral pag 1 pag 2 V d pag . Por la ley de los gases ideales

pag V = norte R T ,
esto se reduce a
pag 1 pag 2 1 pag d pag = en pag 2 pag 1 .
Ese logaritmo tiene la culpa de muchas de las fórmulas de la química.

Encuentro que tengo un tiempo sorprendentemente difícil computando Δ GRAMO para gas gobernado por la ecuación de estado

( pag + a norte 2 V 2 ) ( V b norte ) = norte R T ,
dónde a 0 , b son pequeñas constantes. Qué es Δ GRAMO , al menos en órdenes bajas en a , b ?

Uno podría ser capaz de calcular ΔG por una integral en la que no V es el integrando.


Editar 19.8.15: Mis preguntas están motivadas principalmente por el deseo de comprender las dependencias funcionales del potencial químico. m ( T ) , que viene dado esencialmente por la energía de Gibbs. Para el gas ideal y cualquier constante C , vemos que un cambio de estado de, por ejemplo, la presión C pag 1 a otra presión C pag 2 en realidad no afecta la energía de Gibbs. Los factores constantes en 1 pag d pag , resp. en pag 2 pag 1 . Sin embargo, esta es una mera característica de la ley de los gases con V 1 pag , es decir, probablemente se deba a que la ley de los gases ideales es un modelo de partículas sin interacción entre sí.

¿El cambio en la energía libre de Gibbs para qué proceso de transformación ? ¿Pasar de qué estado inicial a qué estado final? Δ GRAMO es una función de estado.
@Gert: no estoy seguro de qué aspecto de su pregunta no responde la primera oración.

Respuestas (2)

Creo que cambiar la variable de integración debería funcionar:

pag 1 pag 2 d pag   V = estado 1 estado 2 d ( pag V ) V 1 V 2 d V   pag = pag 2 V 2 pag 1 V 1 V 1 V 2 d V   [ norte R T V b norte a norte 2 V 2 ]

Este problema contiene una forma funcional con la que es muy difícil trabajar. Una integración numérica es un enfoque que dará una respuesta aproximada (pero buena). Para ello se puede utilizar el siguiente procedimiento:

  1. Empezar a presión PAG 1 , y establecer un valor "pequeño" para d PAG .
  2. Utilice un método de prueba y error para calcular V .
  3. Multiplicar V por d PAG y realizar un seguimiento de la suma de V ( d PAG ) .
  4. Incrementar la presión en d PAG .
  5. Repita los pasos 2 a 4 hasta que PAG 2 es alcanzado.

La talla de d PAG es arbitrario Para asegurarse de que su valor de d PAG es apropiado, sería útil calcular la integral con un valor de d PAG , luego divide d PAG por 2 y repita el cálculo. Si ambos cálculos dan aproximadamente la misma respuesta, ya está.