Pregunta 1 · Física UAB 2025

Context

Convocatòria: Segon Parcial de Física (Grau de Biologia) – Gener del 2025.

Dades i constants ùtils: $R = 8{,}314\text{ J/(mol}\cdot\text{K)}$, $k_B = 1{,}38\cdot 10^{-23}\text{ J/K}$, $1\text{ eV} = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ J}$, $e = 1{,}602\cdot 10^{-19}\text{ C}$, $m_e = 9{,}11\cdot 10^{-31}\text{ kg}$, $h = 4{,}1357\cdot 10^{-15}\text{ eV}\cdot\text{s}$, $c = 3\cdot 10^8\text{ m/s}$, $1\text{ u} = 1{,}66\cdot 10^{-27}\text{ kg}$.

Pregunta 1 [2 punts]. Termodinàmica estadística i espontaneïtat de la reacció

Es considera el procés químic elemental següent:

$$A \longrightarrow B$$

Se sap que les molècules de l'espècie $B$ disposen de $10^7$ vegades més microestats quàntics que les de l'espècie $A$. Al llarg de la transformació, s'allibera una energia de $0{,}3\text{ eV}$ per cada molècula.

a.

Determineu la variació d'entropia ($\Delta S$) expressada per mol de reacció.

b.

Trobeu la relació existent entre la probabilitat de trobar-se com a producte i com a reactiu a la temperatura de $25\text{ }^\circ\text{C}$. En quina de les dues fases és més factible localitzar les molècules?

c.

A partir de quina temperatura mínima el procés es converteix en espontani?

d.

Calculeu la variació d'energia lliure de Gibbs ($\Delta G$) a $25\text{ }^\circ\text{C}$ en $\text{kJ/mol}$.