¡Descarga Termodinàmica y más Apuntes en PDF de Biomedicina solo en Docsity!
TERMODINÀMICA
1. Termodinàmica clàssica
Branca de la física que estudia a nivell macroscòpic la transformació de l’Energia amb la finalitat d’obtenir treball.
És la ciència del flux de la calor (dinàmica / termo)
Està basada en quatre lleis empíriques i universals:
Llei 0 F 0 E 0Defineix la temperatura
Llei 1 F 0 E 0Defineix l’energia (U)
Llei 2 F 0 E 0Defineix l’entropia (S)
Llei 3 F 0 E 0Dona un valor numèric a l’entropia
2. Sistemes termodinàmics
Porció aïllada de l’espai o quantitat de matèria separada de l’entorn per límits definits, està definit per la transferència de matèria i la transferència d’energia entre el sistema i l’entorn
L’entorn és qualsevol factor en contacte amb el sistema que sigui capaç de canviar el seu estat.
Els sistemes queden definits per
- Quantitats macroscòpiques (Volum / Pressió / Temperatura / Massa)
- Quantitats microscòpiques ( Energia cinètica de les molècules)
2.1 Tipus de sistemes
Aïllat F 0 E 0No hi ha intercanvi ni de calor ni de matèria
Tancat F 0 E 0No hi ha intercanvi de matèria però si de calor
Obert F 0 E 0Hi ha intercanvi de matèria i calor
Diatèrmics F 0 E 0sistemes que poden intercanviar energia en forma de calor
Adiabàtics F 0 E 0sistemes que no poden intercanviar energia en forma de calor
2.2 Tipus de propietats o variables
Intensives F 0 E 0Propietats que no depenen del tamany del sistema (Temp. / pressió / densitat)
Extensiva F 0 E 0Propietats que depenen del tamany del sistema (massa / volumen / energia interna)
manera empírica veu que el límit de la temperatura mínima és -273.15 (el zero
absolut)
7. Teoria cinètico-molecular
7.1 Moviment caòtic molecular
A causa del moviment caòtic molecular, necessitem l’estadística (mai no podríem predir on es troben les molècules)
7.1.1 Nº de graus de llibertat
Se refiere a la capacidad de movimiento de translación (movimiento en el espacio, 3D)
Para una molécula son tres
Para los gases diatómicos son tres pero uno es despreciable (n=2)
Para los sólidos solo hay movimiento de vibración (n=1)
7.2 Energia cinètica mitjana d’un sistema gasós
K = constant de Bolzmann = 1,
n = graus de llibertat de moviment (translació, rotació, vibració)
7.2.1 Energia cinètica total d’1 mol de gas
Ec 1 mol = Ec · N (^) A (número de avogadro) = n k T / 2 · NA = n R T / 2
K · NA= R
Ec mitjana de translació = Ec mitjana moviment rectilini uniforme
Velocitat quadràtica mitjana = V translació
- 1111 Distribució de Maxwell-Boltzman
Quan establim la temperatura d’una habitació, o d’un sistema, fen una mitjana de les Ec de totes les molècules. Estadísticament, hi haurà molècules en tots els estats energètics, ja sigui el 0 absolut o a infinits Kelvins. Si que es veritat, que mai no s’ha pogut arribar al 0 absolut, però això fa referencia a sistemes o cossos sencers, però això no vol dir que alguna partícula del sistema si que estigui en aquest nivell energètic.
En aquest gràfic podem veure que la temperatura mitjana ens representa una mitjana dels estat de totes les partícules del sistema. En augmentar la temperatura, el que fem és tenir les mateixes molècules repartides en més possibles estats, així fins que arribem a la temperatura infinita, quan el gràfic sigui pla, ja que hi haurà una partícula en cada estat diferent.
Si en canvi, tot el sistema estigues a 0K, totes les molècules estan quietes (Ec = 0) i això ens permet definir que la temperatura es lo mateix que l’Energia cinètica. La temperatura és un reflex del moviment de les molècules
ENERGIA, CALOR I TREBALL
8. Primer principi de la termodinàmica
El primer principi diu que un sistema es transforma quan es sotmès a una força no compensada (W) o si hi té lloc una transferència de calor.
La calor es pot definir com:
Q = m · c · F 0 4 4T (Per processos on hi ha canvis de temperatura F 0 E 0procés no isotèrmic)
Q = C · F 0 4 4T (C = c · m)
c F 0 E 0Intensiva (no depèn de la massa) sempre és para 1 kg
C F 0 E 0Extensiva (depèn de la massa)
El treball ve definit per:
W = m·g·h F 0 E 0W = F · F 0 4 4x El treball pot ser de moviment, però també de compressió, on la F es transforma en una pressió (amb signo negativo si és una compressió y positivo si es una expansió.
Aquests canvis d’energia ( Q i W) afecten sobre l’Energia interna d’un sistema, U, que en nos sofrir cap transferència d’energia, roman constant. Aquesta energia (formada per l’Ec de les molècules i l’E potencial per formar enllaços de les molècules) no es pot calcular, sinó que només es pot conèixer la F 0 4 4U
8.1 Energia potencial a nivell d’enllaç
La energia potencial és la capacitat o “potencial” que té alguna cosa de realitzar algun procés.
Si ho apliquem a les molècules, aquest potencial a formar enllaços, serà màxima si no l’han format encara i estan llunyans entre ells (els àtoms que formaran l’enllaç) i serà 0 quan ja hagin format l’enllaç.
En formar un enllaç, s’allibera energia, i en trencar-lo s’absorbeix
Quan dos àtoms no formen enllaç, tenen +Ep d’enllaç i menys E d’enllaç. Quan els àtoms ja han format un enllaç, tenen menor Ep d’enllaç i major E d’enllaç.
*****I que passa amb l’ATP?
L’ATP es trenca per un enllaç fosfat gràcies a l’atac de l’aigua, que aporta l’energia de trencament.
Això passa ja que en trencar-se el grup fosfat, (necessita 31 KJ/mol) aquest, s’uneix a una glucosa, alliberant
8.1.1 Energia potencial a nivell d’enllaç intermolecular
Els passos d’estat per als sistemes no presenten un diferencial de Temperatura:
Q = L · m (L = calor latent de canvi d’estat)
