TERMODINÁMICA

SISTEMAS TERMODINÁMICOS ALREDEDORES

SISTEMAS TERMODINÁMICOS ALREDEDORES ALREDEDORES

SISTEMAS TERMODINÁMICOS FASES: Partes de composición uniforme HOMOGÉNEOS HETEROGÉNEOS Se describen mediante FUNCIONES DE ESTADO Sus valores sólo dependen del estado del sistema, no del camino seguido hasta alcanzarlo. Su variación sólo depende del estado final e inicial del sistema, no de la forma en la que se ha producido la variación. Ej: GASES: P, V, T Se relacionan entre sí mediante ECUACIONES DE ESTADO: P·V = n·R·T

SISTEMAS TERMODINÁMICOS ESTADO DE EQUILIBRIO Aquel en el que no hay variación de: TEMPERATURA: La misma en el Sistema y los Alrededores COMPOSICIÓN: Ausencia de reacciones netas PROPIEDADES MECÁNICAS: Sin movimiento macroscópico TRANSFORMACIONES Reversibles: Suceden a través de estados de equilibrio continuos (Muy lentamente) Irreversibles: No hay equilibrio durante la transformación ADIABÁTICAS: Q cte. ISOTÉRMICAS: T cte. ISÓBARAS: P cte. ISÓCORAS: V cte.

ENERGÍA INTERNA SISTEMAS MATERIALES ENERGÍA INTERNA TEMPERATURA E. CINÉTICA TEMPERATURA E. POTENCIAL ENLACES Un sistema intercambia energía a través de dos mecanismos: TRABAJO (W): Intercambio de Energía Mecánica (Cinética o Potencial) CALOR (Q) : Intercambio entre objetos a diferente Temperatura Trabajo y Calor No son formas de energía, un sistema no almacena trabajo ni calor. Son formas de intercambiar energía con el exterior

TRABAJO DE EXPANSIÓN DE UN GAS -FEX es la fuerza opuesta a la externa W= -P·V

TRABAJO DE EXPANSIÓN DE UN GAS El trabajo NO es función de estado. Su valor depende de cómo se realice la transformación. En una gráfica P/V el trabajo es igual al área comprendida entre la gráfica y el eje X

PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA En cualquier proceso la energía total se conserva +W SISTEMA ENERGÍA INTERNA +Q -Q E = Q + W -W

PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA E = Q + W ΔE = QV ΔE +PΔV = QP Si V= constante, no dejamos al sistema hacer trabajo. Su energía interna sólo varía si intercambia calor

PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA E = Q + W Si el proceso es a V constante W=0 . E = QV Si es a P constante el calor intercambiado es distinto y se denomina variación de ENTALPÍA H = QP E Qv W H=QP ESTADO 1 ESTADO 2 E La Entalpía (calor intercambiado en un proceso que transcurre a P constante) es muy usada en química porque la mayoría de las reacciones se hacen a P constante en recipientes abiertos a la atmósfera.

ENTALPÍA ESTANDAR DE FORMACIÓN Es la variación de entalpía de la reacción de formación de una sustancia a partir de sus elementos en condiciones estándar. Por convenio los elementos en su estado natural más estable en condiciones estándar (25 ºC, 1 atm) tienen entalpía estándar de formación cero.

ENTALPÍA ESTANDAR DE FORMACIÓN Para cualquier reacción se cumple:

SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPÍA PROCESO ESPONTÁNEOS: SON AQUELLOS QUE SIEMPRE TRANSCURREN ENTRANSCURREN SIEMPRE EN LA MISMA DIRECCIÓN IGUALACIÓN DE TEMPERATURAS REACCIONES QUÍMICAS 2H2 + O2  2 H2O DIFUSIÓN DE GASES DISOLUCIÓN DE CRISTALES T1 T2 T ESTOS PROCESOS SON PROCESOS IRREVERSIBLES: TIENEN EN COMÚN QUE TRANSCURREN CON UN AUMENTO DE DESORDEN MOLECULAR DEL SISTEMA O DE LOS ALREDEDORES

SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPÍA ENTROPÍA: S (J/K) FUNCIÓN DE ESTADO QUE CUANTIFICA EL DESORDEN INTERNO DE UN SISTEMA A nivel molecular se pueden calcular entalpía absolutas mediante la ECUACIÓN DE BOLTZMANN Donde  es el número de estados microscópicos compatibles con el estado macroscópico del sistema. Cuanto mayor es el desorden hay un mayor número de microestados posibles.

SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA NO ES POSIBLE CONSTRUIR UN PERPETUUM MOBILE DE SEGUNDA ESPECIE

MÁQUINAS TÉRMICAS Dispositivos que transforman calor en trabajo TF TC Q2 Q1 W Para que haya transferencia de calor debe haber un foco caliente y uno frío, por tanto: ES IMPOSIBLE CONSTRUIR UNA MÁQUINA QUE TRANSFORME ÍNTEGRAMENTE CALOR EN TRABAJO