Termodinámica Primer Semestre – III Medio.  Conocer y comprender la termodinámica y los conceptos asociados a ella.  Relacionar los conceptos de energía.

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1 Termodinámica Primer Semestre – III Medio

2  Conocer y comprender la termodinámica y los conceptos asociados a ella.  Relacionar los conceptos de energía y trabajo.  Comprender la Primera Ley de la Termodinámica.  Reconocer el concepto de entalpía. Objetivo

3 therme = calor dynamis = potencia  “Principios que gobiernan los intercambios de energía y la dirección de los procesos naturales sin considerar la estructura interna de las moléculas”. ¿Qué es la termodinámica? Siglo XIX: Revolución Industrial

4 Leyes de la termodinámica  Ley Cero: temperatura (T) como propiedad del sistema.  Primera Ley: conservación de la energía, energía interna (U) como propiedad del sistema.  Segunda Ley: entropía (S) como propiedad del sistema.  Tercera Ley: en el cero absoluto de temperatura (0 K) la entropía de toda estructura cristalina perfecta es igual a cero.

5 Sistemas termodinámicos Entorno: parte del universo que interacciona con el sistema. Es donde se evalúan los cambios. Límite: separa el sistema de los alrededores. Sistema: es la parte del universo que es objeto de estudio

6 Tipos de sistemas

7 Tipos de paredes Pared impermeablePared permeable Pared adiabáticaPared diatérmica Pared rígidaPared no rígida

8 Propiedades de los sistemas PROPIEDADES EXTENSIVAS PROPIEDADES INTENSIVAS Dependen de la cantidad de materia del sistema. No dependen de la cantidad de materia del sistema.

9 Funciones de estado  Magnitudes que especifican el estado de un sistema.  Tiene un valor definido y único para cada estado del sistema.  Sólo depende de los estados inicial y final.

10 Ecuaciones de estado  Dan cuenta de la relación entre las propiedades o funciones de estado.  Para un sistema gaseoso, por ejemplo, tenemos que: P V = n R T

11 Procesos Termodinámicos Cuando el sistema abandona un estado inicial para pasar a un nuevo estado final lo hace a través de un cambio o proceso termodinámico.

12 Proceso isobárico Proceso isocórico Proceso isotérmico

13 Energía  Capacidad de un sistema para producir trabajo “No se crea ni se destruye, sólo se transforma”.

14 q = m c ∆T W = F × d 2T T Calor (q) y Trabajo (w) * Transferencia de energía. * No son funciones de estado.

15 Primer Principio de la Termodinámica  “El calor intercambiado por el sistema más el trabajo realizado sobre el sistema es igual a la variación de energía interna del sistema” ∆U = U final – U inicial ∆U = q + W  “La U total del universo es constante; la E no se crea ni se destruye, sólo se transfiere entre un sistema cerrado y su entorno”

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18 Variación de energía a volumen constante (q v ) ∆U = q + w ∆U = q v – P ∆V ∆V = 0 w = 0 q V = ∆U En estas condiciones, el primer principio establece que el calor (absorbido o desprendido) en una reacción que transcurre a volumen constante (q v ) es igual a la variación de energía interna del sistema.

19 Variación de energía a presión constante (q P ) ∆U = q + w ∆U = q P – P ∆V q P = ∆U + P ∆V ∆H = ∆U + P ∆V q P = ∆H En estas condiciones, el primer principio establece que el calor (absorbido o desprendido) en una reacción que transcurre a presión constante (q p ) es igual a la variación de entalpía del sistema.

20 Entalpía  El término entalpía deriva de la palabra griega enthálpo (εντηαλπο), que significa «caliento». ∆H = ∆U + P∆V ∆H = intercambio de energía térmica de un sistema químico con su ambiente. ∆H reacción = ∆H productos - ∆H reactivos

21  Reacción endotérmica: Es un proceso que necesita un aporte continuo de energía. Ej. Electrólisis del agua  Reacción exotérmica: Es un proceso en el que se desprende energía. Ej. Combustiones

22 1. Entalpía de Formación  La entalpía de formación (ΔH f ) se define como el calor que se absorbe o desprende cuando se forma un mol de compuesto a partir de los elementos que lo constituyen en su estado natural. ½ N 2 (g) + 3 / 2 H 2 (g) → NH 3 (g) ΔH f = -46.11 kJ Condiciones estándar P = 1 atm T = 298 K

23  Cuando un elemento se encuentra en su forma física más estable se denomina estado estándar, y por definición, el valor de su entalpía es cero. O 2 (g) H 2 (g) N 2 (g) Ar (g) … etc

24 2. Entalpía de Reacción  La entalpía de reacción (ΔH r ) es el calor puesto en juego en una reacción efectuada a presión constante. C (grafito) + ½ O 2 (g) → CO (g) ΔH r = -155,05 kJ