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Termodinámica

Termodinámica. Ciencia macroscópica que estudia las relaciones entre las propiedades de un sistema en equilibrio y el cambios del valor de éstas en los diferentes cambios en equilibrio.

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Termodinámica

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Presentation Transcript

  1. Termodinámica Ciencia macroscópica que estudia las relaciones entre las propiedades de un sistema en equilibrio y el cambios del valor de éstas en los diferentes cambios en equilibrio. Palabras griegas: calor y potencia: Ciencia que estudia el calor, el trabajo, la energía y los cambios que ellos producen en los estados del sistema.

  2. ALREDEDORES SISTEMA PARED O LIMITE UNIVERSO = SISTEMA + ALREDEDORES + PARED DEL SISTEMA

  3. 1.- PAREDES a) Permeables; permite intercambio de masa. b) Impermeables; no permite intercambio de masa. c) Adiabáticas: no permite intercambio de calor. d) Diatérmicas: permite intercambio de calor. 2.- SISTEMAS a) Abierto: intercambia masa con alrededores. b) Cerrado: no intercambia masa con alrededores. c) Aislado: no intercambia masa ni ningún tipo de energía

  4. PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Características medibles directa o indirectas, necesarias para determinar el estado del sistema. Por ejemplo la presión, el volumen entre otras. PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS Las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la masa del sistema, ejemplo la presión y las extensivas que si dependen de la presión, ejemplo el volumen.

  5. Estado de un sistema Los valores que tienen las propiedades de un sistema determinan el “estado de un sistema”. El estado de un sistema queda determinado al fijar los valores de algunas de las propiedades . Cambio de estado Se produce cuando cambia el valor de alguna propiedad intensiva Estado Inicial (i) Estado Final (f)

  6. CAMBIO trayectoria recorrida Estado Final Estado Inicial “Para determinar un cambio de estado, no se requiere conocer los valores intermedios de las variables intensivas por los que pasa el sistema”

  7. FASE Porción homogénea de materia (sólido, líquido o gas) con fronteras definidas de otras fases, y que puede ser separado mecánicamente de las otras fases. Un sistema puede estar compuesto por una fase (sistema homogéneo) o por 2 o más fases (sistema heterogéneo). Ejemplo: una solución de sal o una mezcla de gases constituyen una sola fase. Componente: son los entes químicos de un sistema. Se define como el conjunto menor de fórmulas químicas necesarias para describir la composición de todas las fases de un sistema. ¿Cuáles serían los componentes dela mezcla de hielo, agua y vapor de agua?

  8. La ley cero. El equilibrio termodinámico Si los sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y los sistemas B y C están en equilibrio termodinámico, entonces los sistemas A y C están también en equilibrio termodinámico

  9. Joule showed that mechanical energy could be converted into heat energy. ΔT M F Δx EXPERIMENTO DE JOULE H2O W = FDx

  10. Energía Interna del Sistema (U) La sumatoria de las energías del sistema (prácticamente inmedible en términos absolutos) Calor (Q) Trabajo (W) La energíaes: (a) macroscópicamente, la capacidad de hacer trabajo o de transformarse en calor, incluído el calor mismo, y (b) microscópicamente, una medida del movimiento molecular. La termodinámica, desarrollada para ser macroscópica, se enriquece con la consideración del nivel molecular.

  11. Energías Internas de Sistemas • Energías macroscópicas • Energía mecánica gravitacional: • Una persona subiendo 100 m (mhg):65 kg a 100 m = 63.8 kJ • 2. Energía mecánica cinética: • Una persona corriendo (0.5 mv2):65 kg a (18 m/seg) = 10.5 kJ • Trabajo de expansión de un gas (un cilindro de automóvil) • de 0.05 L a 0.40 L a 1 atm: 0.35 x 1 x 0.082 x 393 = 11.3 J • a 4000 rpm, 4 cilindros = 181 kJ/min

  12. Energías Internas de Sistemas • Energías moleculares (microscópicas) (298 K): • Energía cinética molecular • 1.1. Traslación. He, 3/2 RT, teórico y real = 3.7 kJ/mol • 1.2. Traslación, rotación y vibración • a) H2, teórico 7/2 RT, 8.7 kJ/mol, real = 6.1 kJ/mol • b) CO2, teórico 13/2 RT, 26.0 kJ/mol, real = 13.9 kJ/mol • 2. Energía electrónica (reacción química): • 1.1. Combustión (2 H2 + O2 => H2O) = 242 kJ/mol • 1.2. Neutralización (H+ + HO- => H2O) = 58.0 kJ/mol • 1.3. Redox (Zno + Cu2+ => Zn2+ + Cuo) = 212.3 kJ/mol • 3. Energía nuclear (mc2): • 1.1 (Fisión) 235U => 142Ba + 92Kr + 2 no • (Dm = 7.5 x 10-26 g/mol) = 1.8 x 1010kJ/mol • 1.2 (Fusion) 2H => 3H + H = 3.9 x 108kJ/mol

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