TEMA 4 Flashcards
Que estudia la termodinamica
La Termodinámica es la ciencia que estudia:
• las transformaciones de materia y energía.
• las relaciones entre el calor y las reacciones químicas
Que es un sistema
Lo que se desea estudiar. Una porción del universo.
Homogéneo (una sola fase)
Heterogéneo (varias fases)
que es un entorno
: Lo que rodea el sistema. Donde se produce el intercambio
con el sistema
Teóricamente es el resto del universo; a la práctica, el entorno más próximo
Que es el universo
: Conjunto de sistema y entorno
Tipos de sistema
abierto: energia si, calor si, materia si
cerrado: energia si calor si, materia no
aislado: no hay ninguna
Delimitaciones del sistema
Existen 3 tipos de paredes que delimitan el sistema:
•Adiabáticas: no dejan pasar calor (Q=0)
•Conductoras: dejan pasar calor (Q)
•Rígidas: no permiten cambios de volumen del sistem
Que es una variable de estado
Propiedad que define a un estado con un valor definido y que es independiente a cómo se llega al estado. Las variaciones de dicha propiedad sólo dependen del estado inicial y final.
Cuales hay variables de estado
Son variables de estado: PRESIÓN (P) TEMPERATURA (T) VOLUMEN (V) ENERGÍA INTERNA (U) ENTALPÍA (H) ENTROPÍA (S)
El trabajo y la calor no lo son
Que es una propiedad intensiva
PROPIEDAD INTENSIVA:
no depende de la cantidad de sustancia o del tamaño de un cuerpo, por lo que el valor
permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas. No son
propiedades aditivas.
Ejemplos:
temperatura, presión, velocidad, el punto de ebullición, el punto de fusión,
la densidad, viscosidad, dureza, concentración, solubilidad, olor, color, sabor, …
Que es una propiedad extensiva
Depende de la cantidad de sustancia o del tamaño de un cuerpo, son magnitudes cuyo
valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Estas magnitudes pueden ser
expresadas como la suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen
el sistema original.
Ejemplos:
Peso, volumen, energía interna, entalpía, entropía, trabajo, capacidad calorífica,…
•El cociente entre dos magnitudes extensivas nos da una magnitud intensiva.
Ej.: masa / volumen = densidad
Que es la energia?
Capacidad de un sistema para producir un trabajo (W) o de transferir calor (Q)
Es medible macroscópicamente.
La Energía almacenada de un sistema se denomina Energía Interna (U)
Unidades: Joule (J) (S.I.); Caloría (Cal); con la equivalencia 1 cal = 4,184 J
Que es el trabajo
Transferencia de energía de un sistema a otro debido a la acción de una fuerza que se desplaza
Que es el calor?
transferencia de energía de un sistema a otro debido a una diferencia de temperatura entre ellos
Capacidad calorifica
Capacidad calorífica (C):
La cantidad de energía (calor, Q)) que absorbe un cuerpo para elevar su temperatura en 1°C.
Calor especifico
C= Q/m* delta T
Primer principio de la termodinamica
La energía de un sistema aislado se conserva, y sólo cambia de unas formas de energía a otrasLos sistemas que estudiamos no son aislados, normalmente existe intercambio de energía. Por tanto, lo que es constante, es la energía del universo, o lo que es lo mismo, la del sistema y su entorno
ΔE sistema + ΔE entorno = 0
Que es un proceso endotermico y exotermico
Endo: cogemos energia
Exo: liberamos energia
Energia interna U
•Principal energía que se intercambia en un proceso o reacción química
•Suma de las energías cinéticas (traslación, rotación y vibración) de las moléculas o átomos que constituyen el sistema y la energía potencial de las fuerzas entre ellas (interacciones de enlace intra e
intermoleculares)
•Es una variable de estado
ΔE sistema = ΔU = - ΔE entorno
ΔU = Q + W
ΔU = Q –P·ΔV
Convencion de signos
Convención de signos: Q>0, absorbe calor Q<0, libera calor W>0, realiza un trabajo W<0, requiere trabajo del entorno
Formula trabajo
W = P·ΔV
Que es la entalpia?
La entalpía (H) es la medida de la energía total de un sistema termodinámico.
Incluye la energía interna (U) necesaria para crear el sistema y la energía requerida para
desplazar su entorno y así establecer su volumen (V) y presión (P).
H = U + PV
Propiedades entalpia
- La entalpía total (H) de un sistema no se puede medir directamente
- Solamente un cambio o diferencia de energía tiene significado físico
- Es una variable de estado: independiente del camino, sólo depende del estado inicial y final
- El proceso inverso implica solamente un cambio de signo
Que es la variacion de entalpia
Variación de entalpía (ΔH) = intercambio de energía térmica que experimenta un sistema químico
con su ambiente, a presión constante.
ΔH>0 endotermico
ΔH<0 exotermico
Entalpia de reaccion ΔHr
∆Hr = ∑ Hproductos - ∑ Hreactivos
Entalpia de combustion
•Variación de la entalpía cuando un mol de una sustancia reacciona completamente con oxígeno bajo condiciones
estándar de presión y temperatura
•Las reacciones de combustión son siempre exotérmicas ΔHc < 0 (negativas)
•Se miden con una bomba de calorimetría
Entalpia de formacion
•Variación de entalpía de la reacción de formación o síntesi (teórica) de un mol de compuesto a partir de las
especies elementales que lo componen en estado normal (esto es, en el estado de agregación y forma alotrópica
más estable a la que dichos elemento se hallan en condiciones estándar)
•Por convenio, los elementos en su estado estándar tienen ΔH°f
= 0, porque no hay ningún cambio implicado en su
formación
Cuando calentamos una sustancia, que hacemos?
Aumentamos su entalpia.
Existen situaciones en que el aumento de Entalpía no va acompañado de un cambio de
temperatura CAMBIOS DE ESTADO DE AGREGACIÓN.
Pese a que la temperatura no varia entre estado final e inicial, el estado final tiene una
Entalpía superior. Se ha usado para vencer las fuerzas de atracción entre moléculas
Entalpias de transicion
ΔH fusión= ΔH líquido - ΔH sólido
ΔH vaporización= ΔH gas- ΔH líquido
ΔH sublimación= ΔH gas- ΔH sólid
Ley de Hess
Si un proceso se puede descomponer en distintas etapas, la variación de Entalpía del
proceso global es igual a la suma algebraica de las variaciones de entalpía de cada etapa
Segundo principio de la termodinamica
La entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo (irreversible) y permanece
constante en un proceso en equilibrio (reversible).
∆SUNIVERSO>0 espontaneo
∆SUNIVERSO< imposible
∆SUNIVERSO= 0 (no espontaneo) reversible
Que es la entropia
Propiedad termodinámica que mide el número específico de maneras en que se puede organizar unsistema, es decir el número de estados microscópicos (posición y energía de cada molécula). En general se usa como una medida del grado de desorden de la materia y del incremento de energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema
Variación de entropía (ΔS) = la variación del orden molecular ocurrido en un proceso.
Comparativa entropias
Ssólido< Slíquido«_space;Sgas
las mezclas tienen mayor
entropía que las sustancias
puras
Entropia del universo, cual es?
∆Suniverso = ∆Ssistema+ ∆Sentorno > 0, para ser espontáneo
Formula entropia entorno
∆Sentorno = -∆Q / T
Energia de Gibbs
∆Gsistema= ∆H - T· ∆Ssistema
Como son las reacciones exotermicas con exceso de desorden?
Reacciones exotérmicas (∆H<0) con aumento de desorden (∆S>0) ∆H <0 -T ∆S <0 ΔG <0 a cualquier temperatura
Espontanea a cualquier temp
Como son las reacciones endotérmicas con aumento de desorden
Reacciones endotérmicas (∆H>0) con aumento de desorden (∆S>0) ∆H >0 -T ∆S <0 ΔG <0 a temperaturas elevadas Espontaneo a temp altas
Como son las reacciones exotermicas con aumento de orden
Reacciones exotérmicas (∆H<0) con aumento de orden (∆S<0) ∆H <0 -T ∆S >0 ΔG <0 a temperaturas baja
Esponteanea a temperaturas baja
Como son las reacciones endotermicas en aumento de orden
Reacciones endotérmicas (∆H>0) con aumento de orden (∆S<0) ∆H >0 -T ∆S >0 ΔG >0 Siempre No espontanea
