TERMODINÁMICA Margarita Viniegra Extensión 4667 Fisicoquímica, P. W. Atkins, 3era edición, Addison-Wesley iberoamericana Varias imágenes.

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1 TERMODINÁMICA Margarita Viniegra mvr@xanum.uam.mx Extensión 4667 Fisicoquímica, P. W. Atkins, 3era edición, Addison-Wesley iberoamericana Varias imágenes y ecuaciones se obtuvieron de la página del profesor Barletta de la U de Alabama del Sur

2 Capítulo 1: propiedades de los gases Tarea 2: A1.1, A1.6, A1.7 Problemas: 1.8 1.13, 1.14, 1.19, 1.27, 1.30,

3 Ecuaciones de estado  Gases son el estado de agregación molecular más simple » Llenan completamente el recipiente que los contiene » Son totalmente solubles entre ellos  Ecuación de estado – ecuación que relaciona las variables que describen el estado físico del sistema » Ecuación de estado para un gas: p = f (T,V,n) » Propiedades de Gases (puros) – cuatro, pero con sólo tres especificamos el estado del sistema  Presión (p), Volumen (V), Temperatura (T), cantidad de sustancia (moles, n)

4  Presión, p, fuerza por unidad de área, N/m 2 = Pa (pascal) » presión estándar = p ø = 10 5 Pa = 1bar » Medida por manómetro (tubo abierto o cerrado), p = p externa +  gh  g = 9.81 ms -2 » Equilibrio mecánico – las presiones deben ser las mismas a uno y otro lado de las paredes  Volumen, V » m 3, L  Cantidad de sustancia (número de moles), n  Temperatura, T, indica dirección del flujo de energía (calor)  Fronteras entre sistemas » Diatérmicas – permiten flujo de calor. Ocurre un cambio de estado cuando entran en contacto sistemas con diferentes temperaturas » Adiabáticas – no permiten el flujo de calor. Ecuaciones de estado

5 Flujo de calor y equilibrio térmico  Equilibrio término – no ocurre ningún cambio cuando dos sistemas entran en contacto a través de fronteras diatérmicas  Ley Cero de la termodinámica - Si A está en equilibrio térmico con B y B está en equilibrio térmico con C entonces A se encuentra en equilibrio térmico con C » Justifica el uso de termómetros » Escalas de temperatura:  escala Celsius, t, · (°C)  escale Absoluta, escale termodinámica, (K no°K)  T (K) = t + 273.15 AB calor Pared diatérmica AB pared diatérmica alta Temp. baja Temp. AB Pared adiabática T A = T B calor

6 Ecuación de estado ( p = f(V,T,N) Ley del Gas Ideal (gas perfecto)  Es una ecuación de estado, aproximada, para cualquier gas » pV = nRT; pV m = RT » R, constante general del edo. gaseoso, 8.31447 JK -1 mol -1  Los gases se acercan más a este comportamiento cuando p  0. Es una ley límite  para n y V fijos, si T  0, p  0 linealmente » Casos particulares (antecedentes históricos): Ley de Boyle (1661), Ley de Charles [Gay-Lussac (1802-08)]; principio de Avogodro (1811) » Muy importante a STP (T= 298.15, p = p ø =1bar), V/n (volumen molar) = 24.789 L/mol

7  Para una cantidad fija de gas (n constante) la gráfica pVT genera una superficie » Isobara - presión constante - recta, V  T » Isoterma - temperatura constante, hipérbola, pV = constante » Isocora - volumen constante - recta p  T http://www.chem1.com/acad/webtext/gas/gas_2.html#PVT Ecuación de estado ( p = f(V,T,N) Ley del Gas Ideal (gas perfecto)

8 Resumen Leyes de los Gases pTnV Boyle aumentaconstante disminuye V  1/p Charles constanteaumentaconstanteaumenta T  V Avogadro constante aumenta n  V

9 Ley de Dalton de las presiones parciales V y T son constantes p1p1 p2p2 p total = p 1 + p 2

10 Considera el caso en el que dos gases, A y B, están en un recipiente de volumen V a T constante. p A = n A RT V p B = n B RT V n A es el número de moles de A n B es el número de moles de B p T = p A + p B X A = nAnA n A + n B X B = nBnB n A + n B p A = X A p T p B = X B p T p i = X i p T

11 Considera el siguiente aparato. Calcula las presiones parciales de helio y de neón después de abrir la válvula. La temperatura se mantiene constante. He Ne 1.2 L, 0.63 atm3.4 L, 2.8 atm

12 El etileno gaseoso, C 2 H 4, reacciona con gas hidrógeno en presencia de un catalizador de Pt para formar etano, C 2 H 6, según C 2 H 4 (g) + H 2 (g) C 2 H 6 (g) Una mezcla de C 2 H 4 y H 2 de la que sólo se sabe que contiene más moles de H 2 que de C 2 H 4 tiene una presión de 52 torr en un volumen desconocido. Después de haber pasado la mezcla por un catalizador de Pt, su presión es de 34 torr en el mismo volumen y a la misma temperatura ¿qué fracción molar de la mezcla original era etileno?