LENGUAJE TERMODINAMICO

1. Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química Departamento de Fisicoquímica Laboratorio de Termodinámica “LENGUAJE TERMODINÁMICO” “LENGUAJE TERMODINÁMICO” Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernández Segura

2. OBJETIVO Que el alumno reflexione sobre la importancia de conocer, saber el significado, identificar, entender y aplicar términos del lenguaje termodinámico para establecer comunicación con el profesor y de esta manera iniciar el proceso de enseñanza aprendizaje de la Termodinámica Clásica. adecuadamente los

3. Lenguaje

4. Ideas ilimitadas Permite aludir a las cosas y situaciones en su ausencia. Lenguaje pensamientos (conceptos, enunciados y razonamientos) Conocimiento

5. Método Científico Observa Descubre Explica Predice REALIDAD Conocimiento sistemático de la realidad

6. conceptos científicos Precisión Neutralidad lenguaje científico Universalidad Concisión comunicar la ciencia Comunicación Oral Comunicación Escrita

7. FISICOQUÍMICA: Fisicoquímica •La rama de la Química que estudia las propiedades físicas y la estructura de la materia, así como las leyes y teorías de los cambios físicos y químicos. •Se UTILIZAN las CIENCIAS FÍSICAS para comprender los fenómenos físicos y químicos, empleando como herramienta las matemáticas. Electroquímica Cinética química Mecánica cuántica Termodinámica Biofisicoquímica Fenómenos de superficie FISICOQUÍMICA 9

8. Termodinámica TERMODINÁMICA: Es una ciencia fenomenológica y experimental que ESTUDIA LAS TRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA Y LA PREDICCIÓN DE CAMBIOS EN LA NATURALEZA. Se ocupa solamente de SISTEMAS EN EQUILIBRIO. No considera el tiempo de transformación, se centra en los estados inicial y final de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por la velocidad con qué tal cambio se produce. Clásica.-Macroscópico TERMODINÁMICA Estadística.-Microscópico 10

9. Sistema Termodinámico SISTEMA TERMODINÁMICO: En nuestra clase de termodinámica definiremos a nuestro objeto del estudio como sistema, el cual está contenido en nuestro universo termodinámico, a sus cercanías las llamaremos entorno o alrededores y lo que separa al sistema del entorno y universo será su límite, frontera o pared

10. EJEMPLOS DE SISTEMAS TERMODINÁMICOS: Sistema Termodinámico 12

11. Alrededores, vecindad o entorno ALREDEDORES, VECINDAD O ENTORNO: Es la parte MÁS CERCANA al sistema con la que puede interactuar, intercambiando materia y/o energía. 13

12. UNIVERSO TERMODINÁMICO: UNIVERSO universo termodinámico El universo termodinámico difiere del universo cosmológico, pero puede coincidir. EL UNIVERSO TERMODINÁMICO DEL UNIVERSO. El universo termodinámico consta del SISTEMA y los ALREDEDORES.

13. PARED, LÍMITE O FRONTERA: Es lo que separa o delimita al sistema del resto del universo termodinámico. A través de la pared, el sistema puede interactuar con los alrededores o entorno, intercambiando materia y/o energía. Reales.- Tangibles PAREDES Imaginarias.- Intangibles 15

14. OTRAS DEFINICIONES PARA EL SISTEMA: Fase: Porción homogénea del sistema físicamente distinguible y mecánicamente separable. Interfase: Región de contacto entre dos fases, cuyas propiedades resultan ser un promedio de las fases que la constituyen. Componente: Es el número de especies presentes en un sistema, cuyas propiedades físicas y químicas quedan definidas mediante su estructura química. 17

15. Clasificación de los sistemas (Interacción con sus alrededores) CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA POR SU INTERACCIÓN CON LOS ALREDEDORES: 18

16. Clasificación de los sistemas (Número de fases) DE FASES: CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA POR EL NÚMERO • Sistema homogéneo • Sistema heterogéneo Consta de dos o más fases Consta de una sola fase Se define por fase la porción homogénea del sistema, físicamente diferenciable y separable mecánicamente. 19

17. PARED (LÍMITE, FRONTERA) CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN DE PAREDES: Clasificación (sistema-entorno): Interacción entre el sistema y su entorno Tipo de pared Rígida No hay modificación del volumen Por su interacción mecánica Móvil Hay modificación del volumen Permeable Hay paso de materia Por el paso de materia a través de ella Hay paso de materia (en forma selectiva) Semipermeable Impermeable No hay paso de materia Adiabática No hay interacción térmica Por su interacción térmica Diatérmica Sí hay interacción térmica No hay ningún tipo de interacción Aislante 20

18. UNIVERSO TERMODINÁMICO 21

19. PROPIEDADES TERMODINÁMICAS: Conjunto de atributos macroscópicos susceptibles • medirse experimentalmente • asignarse valores numéricos • proporcionan información sobre el estado de un sistema. 22

20. CLASIFICACIÓN DE PROPIEDADES Propiedades termodinámicas TERMODINÁMICAS: Intensivas o Constitutivas • Son independientes de la masa del sistema • Ej: P, T, densidad, concentración, MM, volumen molar. Extensivas o Aditivas • Dependen de la masa del sistema • Ej: masa, V, área, cantidad de sustancia, longitud. En general, el cociente de dos propiedades extensivas es igual a una propiedad intensiva. Ejemplos: n V m n V n F A m V C M V P m

21. Estado de un sistema ESTADO DE UN SISTEMA: Condición particular del sistema para la cual han sido asignados valores numéricos a las variables de estado. 24

22. Cambio de estado CAMBIO DE ESTADO: En termodinámica, un sistema experimenta un cambio de estado siempre y cuando una o más de una de las propiedades termodinámicas que definen el estado del sistema cambia sus valores. El término “cambio de estado” no se debe confundir con el término “cambio de fase”. 25

23. Función de Estado FUNCIÓN DE ESTADO: Propiedad macroscópica (energía interna, entalpía, entropía, etc.) que depende solamente de los estados inicial y final del sistema, y no de la trayectoria que siga para efectuar el cambio. Su diferencial es exacta. 26

24. Función de Trayectoria FUNCIÓN DE TRAYECTORIA: Propiedad cuyo valor depende de la trayectoria seguida para pasar del estado inicial al estado final. 27

25. Equilibrio EQUILIBRIO: Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico si los valores numéricos asignados a las variables termodinámicas que lo describen, cuando el sistema es aislado, no varían con el tiempo. Implica equilibrio térmico, mecánico, eléctrico y químico. 28

26. Proceso PROCESO: Mecanismo mediante el cual un sistema cambia de estado. •Se define por el estado inicial, el estado final y la trayectoria seguida. Característica Dos procesos que comienzan en el mismo estado inicial y terminan en el mismo estado final, pero suceden DIFERENTES son PROCESOS DISTINTOS. por TRAYECTORIAS 29

27. Clasificación de los procesos (naturaleza del proceso) NATURALEZA: CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS POR SU – Reversible Ocurre como una sucesión de estados que se encuentran infinitesimalmente cerca del equilibrio; cambios infinitesimales en las condiciones pueden devolver al sistema y a su entorno a sus estados iniciales. – Irreversible Es imposible anular sus efectos en el sistema y en los alrededores. (todos los procesos en la vida real) 30

28. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS POR LAS RESTRICCIONES IMPUESTAS EN EL SISTEMA: Isobárico (P=cte) Isotérmico (T=cte) Isocórico (V=cte) Adiabático (Q=0, P1,V1,T1→ P2,V2,T2) Politrópico (Q ≠ 0, P1,V1,T1→ P2,V2,T2) 31

29. PROBLEMA: Que los alumnos ejemplifiquen con material de uso cotidiano algunos de los términos de lenguaje termodinámico investigados en el cuestionario previo.

30. Procedimiento experimental PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: • Con el material de uso COTIDIANO: – Analizar diferentes tipos de sistemas, – clasificarlos y – explicarlos. 33

31. Discutir 3 sistemas propuestos: • Objeto de estudio (esquema o fotografía) • Sistema: ________________________ • Alrededor: ______________________ • Paredes: ________________________ • Fases: __________________________ • Componentes de cada fase:_________ Clasificar el sistema por: a) Su interacción con el ambiente b) Número de fases Clasificar las paredes por: a) Por la interacción mecánica sistema-alrededores b) Por la interacción térmica sistema-alrededores c) Por el paso de materia a través de ella 34