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Fisicoquímica Fisicoquímica Termodinámica Calor Trabajo Energía.

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Presentación del tema: "Fisicoquímica Fisicoquímica Termodinámica Calor Trabajo Energía."— Transcripción de la presentación:

1 Fisicoquímica Fisicoquímica Termodinámica Calor Trabajo Energía

2 CALOR Un sistema cede E en forma de Q si se transfiere como resultado de una diferencia de T entre el sistema y el entorno. la T sistema varía hasta igualar la T alrededores Unidades : Joule, caloria 1 cal = J T=20ºC Estado Inicial T=40ºC Estado Final Q Se miden Se calcula

3 es una forma de variar la E del sistema no es funcion de estado no es algo que posea el sistema CALOR Criterio de signos SISTEMA Q > 0 Q < 0

4 Trabajo

5 TRABAJO (PV) P ext < P int P ext P int P ext P int P ext = P int Estado Final 2 Estado Inicial 1 Equilibrio mecánico Unidades Expansión Isotérmica

6 TRABAJO (PV) Expansión-(Compresión) P ext < P int P ext P int dx Estado Inicial 1 P V 1 P ext P int P ext = P int Estado Final 2 2 V 1 P 2 Frente a P ext =P 2 constante Expansión Reversible etapas Gas Ideal G I y T=cte Irreversible Reversible

7 TRABAJO TRABAJO Criterio de signos SISTEMA W > 0 W < 0 es una forma de variar la E del sistema no es funcion de estado no es algo que posea el sistema

8 CALOR Y TRABAJO El calor y el trabajo son formas equivalentes de variar la energía de un sistema Trabajo mecánico calor Trabajo eléctrico

9 ENERGÍA INTERNA (E): una de las formas de la energia total de un sistema. E sistema = E+ E otras E debida a la posición del sistema en un campo de fuerzas (gravitacional, eléctrico, magnético) y a su movimiento en conjunto: Energía Interna, E característica del sistema (E t, E r, E v de moléculas) depende del estado de agregación del sistema (Suma de energías a nivel molecular) E otras función de estado propiedad extensiva Unidades: JOULE (J) E = f (T,P,V) gases reales, líquidos y sólidos Energía Interna E = f (T) gases ideales

10 No es posible conocer la energía de un sistema, sólo conocemos su cambio en un proceso E=E 2 -E 1 ENERGÍA INTERNA (E): ¿Cómo podemos aumentar E de un sistema cerrado? 1)Realizando un trabajo 2)Calentándolo calor = Q + W 1 er Principio de la Termodinámica Energía: Capacidad para realizar un trabajo o transferir calor La energía no se crea ni se destruye, se transforma y se conserva.

11 ENTALPÍA (H). H E + PV Entalpía Función de estado Propiedad extensiva Unidades de energía (J) H f(T,P,V,E) g.reales, L,S H f(T,E) g.ideales H = = + (PV) H2H2 H1H1 - Importante en estado gaseoso Fases condensadas (PV) = P V+V P+ P V

12 Proceso a V = cte (Gas ideal) V 2 = V 1 dV=0 W = 0 E = Q + 0 = Q Nuevo significado de = Q V Nos da una forma de determinar APLICACIÓN DEL PRIMER PRINCIPIO APLICACIÓN DEL PRIMER PRINCIPIO V W = 0

13 Proceso a P = cte (gas ideal) v P=cte H2H2 H1H1 = H QPQP E=E 2 -E 1 Nos da una forma de determinar H APLICACIÓN DEL PRIMER PRINCIPIO APLICACIÓN DEL PRIMER PRINCIPIO E = Q + W = Q - P dV = ( E2 + PV2) – (E1 + PV1)

14 CAPACIDAD CALORÍFICA El Q se definió como la energía trasferida como consecuencia de una diferencia de T Capacidad calorífica de una sustancia: cantidad infinitesimal de calor necesaria para elevar su T en una cantidad dT. [J K -1 ] Depende de la naturaleza de la propia sustancia Puesto que Q depende de la trayectoria del cambio de estado, para definir C hay que definir la trayectoria si no hay cambio de fase ni reacción química C Capacidad calorífica molar de una sustancia: cantidad de calor necesaria para elevar la T de un mol de dicha sustancia un grado. Calor específico de una sustancia: cantidad de calor necesaria para elevar la T de un gramo de dicha sustancia un grado. [J g -1 K -1 ]

15 Capacidad calorífica molar a P cte Capacidad calorífica molar a V cte CAPACIDAD CALORÍFICA Puesto que Q V = E y Q P = H en un sistema cerrado, en equilibrio o proceso reversible y sólo W(P-V) es posible definir : p. Intensivas f=(T,P,V) ¿Cuál es la relación entre C P y C V ? Gas IdealC P -C V = nR

16 Dependencia de las capacidad caloríficas con la T C p = a + bT + c/T 2 = T1T1 T2T2 dT Ejemplo: Indique el valor de la entalpía del N 2 cuando se calienta de 298 K a 373 K. Datos: Para el N 2 a = 28,58; b = 3,77 x K y c = (-0,50) x 10 K dH H (T 1 ) H (T 2 ) (a + bT + c/T 2 ) dx = x dx/ x 2 = - 1/x x dx = 1/2 x 2 H(T 2 ) - H (T 1 ) = a (T 2 -T 1 ) + 1/2 b (T 2 2 -T 1 2 ) - c (1/T 2 -1/T 1 ) H (373K) = H (298K) + 2,20 kJ/mol


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