INTRODUCCIÓN A LA TERMODINAMICA
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Introducción a la Termodinámica: Conceptos Básicos, Diapositivas de Termodinámica
La introducción a la termodinámica explica cómo estudiar los intercambios energéticos que acompañan a los fenómenos físico-químicos. Predice si una reacción es espontánea o no y cuál es el cambio químico o físico que ocurre. La termodinámica solo se interesa en el estado inicial y final, no en cómo ocurre la reacción ni en el tiempo que demora el proceso. Se miden propiedades macroscópicas como temperatura, presión y volumen. El sistema puede ser abierto, cerrado o aislado. La termodinámica estudia las funciones de estado como temperatura, presión, volumen, energía interna, entalpía, entropía y energía libre de Gibbs.
Tipo: Diapositivas
2019/2020
1 / 28
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INTRODUCCIÓN A LA TERMODINAMICA
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.
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
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
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
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.
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: Δ E. Es una función de estado. Temperatura (T): es una función de estado y corresponde a la medida de la energía cinética de las moléculas de un sistema.
11
Temperatura (T)
30 °C
30 °C
q 1
q 2
20 °C
20 °C
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.
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.
Los procesos termodinámicos pueden ser: ⮚ procesos^ isotérmicos:^ se realizan a temperatura constante.
Procesos termodinámicos
0 1 3 6 10 15 21 28 36 45 0 5 10 15 20 25 30 P v/s V P/V Presión Volumen P1 * V1 =^ P2 * V PV=nRT T Constante n Constante R Constante Ley de Boyle*
⮚ procesos^ isobáricos:^ se realizan a presión constante.
Procesos termodinámicos
PV=nRT V/T=nR/P P Constante n Constante R Constante* -273.15 -173.15^ -73. 26.85 126.85 226.85 326.85 426.85 526.85 626. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V v/s T V/T Temperatura Volumen V1/T1 =^ V2/T Ley de Charles y Gay Lussac
Primer principio de la termodinámica
Corresponde al principio de conservación de la energía. “ La energía del universo no se puede crear ni destruir, sólo son posibles las transformaciones de un tipo de energía en otro”.
Δ U = Q+W
Δ U = U
f
- U
i Δ U = cambio de U interna de un sistema U f = U interna final U i = U interna inicial Q = Trabajo