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CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA Profe: Gabriela Valenzuela Arce.

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1 CONCEPTOS BASICOS DE TERMODINAMICA Profe: Gabriela Valenzuela Arce

2 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.

3 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

4 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

5 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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7 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

8 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.

9 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 = calorw = trabajo

10 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.

11 11 Temperatura (T) 30 °C q1q1 q2q2 20 °C

12 12 q1q1 q2q2 > T1T1 T2T2 = ¿T?

13 13 q1q1 Ec

14 14 Ec q1q1

15 15 2 Ec 1 (promedio) 1 Ec 2 (promedio) = T1T1 = T2T2

16 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.

17 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.

18 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

19 1 cal = 4,18 Joule 1 Joule = 1 x 10 7 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


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