6.3 PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA

Una relación para el trabajo, el calor y la energía interna

Química

La energía interna, U

Energía cinética de las moléculas o

átomos de todo el sistema

Energía potencial intermolecular e

intramolecular debida a la Energía de enlace

Si entra energía, en forma de calor la variación de la

U será positiva

Si sale energía en forma de calor, la variación de la U será negativa

A.7. Calcula el trabajo de expansión que tiene lugar en lacombustión completa de dos moles de octano en condicionesnormales.

Primer principio de la Termodinámica

La cantidad de calor comunicada a un sistema es igual al trabajo realizado por él más la variación de su energía interna

Δ𝑈 = 𝑞 +𝑊

Convenio de signos

Calor a volumen constante

Si no cambia el volumen, isócoro, la variación de

energía interna

Δ𝑈 = 𝑞 − 𝑝 · Δ𝑉 = 𝑞𝑣

La variación de energía interna coincide con el calor intercambiado qv

(función de estado)

Calor a presión constante. La entalpía

Reacciones en recipientes abiertos, presión constante

Δ𝑈 = 𝑞 +𝑊𝑒𝑥𝑡

Δ𝑈 = −𝑊𝑖𝑛𝑡 + 𝑞

Δ𝑈 = −𝑝Δ𝑉 + 𝑞𝑝

𝑞𝑃 = Δ𝑈 + 𝑝Δ𝑉

Primer principio

Trabajo de compresión

Despejamos qp

𝑞𝑝 = Δ 𝑈 + 𝑃𝑉

𝐻 = 𝑈 + 𝑝 · 𝑉

qp Puede expresarse como una

variación de una función de estado

Se define la entalpía como:

𝑞𝑝 = Δ 𝑈 + 𝑃𝑉 = Δ𝐻Y por tanto el calor qp

A.8. ¿En qué casos coincidirán H y V?

A.9. ¿Cuál es la relación de H con el número de moles?

A.10. ¿Cuál es la relación de qp y qV con el número de moles?

A.11. La vaporización de un mol de Mercurio a 350 y presiónconstante absorbe 270 J/g. El sistema realiza trabajo sobre elentorno, a causa de la variación de volumen que tiene lugarcuando el líquido pasa a vapor. Calcular:a) El trabajo realizado por un mol de líquido, a presión

constante, sabiendo que su volumen a 350 C es de 0,0187 L,si suponemos que el vapor se comporta como un gas ideal,realiza el cálculo por los dos procedimientos• A partir de la definición de trabajo W=P·V• A partir de la aproximación W=R·T·n

b) H y U para este procesoDatos: R=0,082 atm·L·mol-1·K-1=8,13 J·mol-1·K-1, 1 atm=101325 Pa

Sol: a1)W=5,1744 kJ; a2) W=5,1709 kJ; b) H=54,1 kJ; U=48,9 kJ;