CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA
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CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICACONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA
Profe: Gabriela Valenzuela Arce
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Termodinámica
La Termodinámica estudia los intercambios energéticos que acompañan a los fenómenos físico-químicos.
Al estudiar el intercambio de energía entre un sistema y su entorno, se puede predecir en qué sentido puede ocurrir el cambio químico o físico.
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En ese aspecto, la Termodinámica predice:
si los reaccionantes se transforman en productos, o sea, si la reacción es espontánea o no.
en qué medida ocurre el cambio, o sea, las cantidades de productos que se obtienen y la cantidad de reaccionantes que quedan sin reaccionar una vez terminada la reacción, o sea, cuando se alcanza el estado de equilibrio.
Termodinámica
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A la Termodinámica:
sólo le interesa el estado inicial y el estado final (no le importa cómo ocurre la reacción).
no le interesa el tiempo que demora en ocurrir el proceso.
para estudiar el proceso mide propiedades macroscópicas, tales como:
temperatura, presión, volumen.
Termodinámica
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Sistema: parte del universo que va a ser estudiado y para lo cual se le ponen límites físicos o imaginarios. Puede ser:
sistema abierto: intercambia materia y energía con el medio . Ej: la célula.
sistema cerrado: sólo intercambia energía con el medio. Ej: una estufa.
sistema aislado: no intercambia materia ni energía. Ej: café caliente en el interior de un termo aislado.
Termodinámica: conceptos básicos
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6
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Entorno: porción del universo que está fuera de los límites del sistema. En él hacemos observaciones sobre la energía transferida al interior o al exterior del sistema.
Por ejemplo, un vaso de precipitado con una mezcla de reacción puede ser el sistema y el baño de agua donde se sumerge el vaso constituye el medio ambiente.
Termodinámica: conceptos básicos
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Para definir un proceso termodinámico basta establecer la diferencia entre el estado final y el estado inicial de sus propiedades macroscópicas, las cuales se llaman funciones de estado, como
temperatura presión volumen
Termodinámica: conceptos básicos
Estado termodinámico: es la condición en la que se encuentra el sistema. Cada estado termodinámico se define por un conjunto de sus propiedades macroscópicas llamadas funciones de estado.
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Las funciones de estado sólo dependen del estado inicial y del estado final y no dependen de cómo ocurrió el proceso. Las funciones de estado son:
T = temperatura P = presión V = volumen E = energía interna H = entalpía S = entropía G = energía libre
Funciones de estado
Las funciones de estado se escriben con mayúsculas. Otras funciones que dependen de cómo se realice el proceso no son termodinámicas y se escriben con minúsculas. Estas son: q = calor w = trabajo
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Energía interna y temperatura
Energía interna: es la capacidad de un sistema para realizar un trabajo. Tiene que ver con la estructura del sistema. Se debe a la energía cinética de las moléculas, la energía de vibración de los átomos y a la energía de los enlaces. No se puede conocer su valor absoluto, sólo la diferencia al ocurrir un cambio en el sistema: E. Es una función de estado.Temperatura (T): es una función de estado y corresponde al promedio de la energía cinético molecular de un sistema gaseoso.
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11
Temperatura (T)
30 °C30 °C
q1 q2
20 °C 20 °C
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12
q1 q2>T1 T2=¿T?
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13q1
Ec
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14
Ec
q1
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15
2
Ec 1(promedio)
1
Ec 2(promedio)=
T1 = T2
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Calor y trabajo
Calor (q): es la energía transferida entre el sistema y su ambiente debido a que existe entre ambos una diferencia de temperatura. No es una función de estado.
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Calor y trabajo
Trabajo (w): es la energía transferida entre el sistema y su ambiente a través de un proceso equivalente a elevar un peso. No es una función de estado.
Tipos de trabajo: expansión, extensión, elevación de un peso, eléctrico, etc.
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Todas las formas de energía, por lo tanto también el calor y el trabajo,se expresan en las mismas unidades:Caloría: es la energía necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de un gramo de agua.
Erg (CGS): es el trabajo necesario para mover un cuerpo en 1 centímetro cuando éste resiste con la fuerza de 1 dina.
Joule (MKS): es el trabajo necesario para mover un cuerpo en 1 metro cuando éste resiste con la fuerza de 1 newton.
Litro-atmósfera: es el trabajo que realiza un sistema gaseoso al cambiar su volumen en 1 litro contra una presión de 1 atmósfera.
Unidades de energía
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1 cal = 4,18 Joule
1 Joule = 1 x 107 erg
La constante de los gases R:
R = 1,987 cal/ °K x mol
R = 0,082 L x atm/ mol x °K
R = 8,315 J / mol x ºK
Unidades de energía