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Termodinámica

Entorno. Paredes. Sistema. Q, W, m. Termodinámica. Interacción S/E según el tipo de pared. Q g W g. P 2 T 2 V 2 U 2 H 2. P 1 T 1 V 1 U 1 H 1. Q a W a. Q b W b. Estado 1. Estado 2. Estados y transformaciones.

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Termodinámica

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Presentation Transcript

  1. Entorno Paredes Sistema Q, W, m Termodinámica Interacción S/E según el tipo de pared

  2. Qg Wg P2 T2 V2 U2 H2 P1 T1 V1 U1 H1 Qa Wa Qb Wb Estado 1 Estado 2 Estados y transformaciones Estado de equilibrio: estado del sistema caracterizado porvalores determinados y constantes de las propiedades macroscópicas del sistema tales como T, P, V, etc. Proceso: conjunto de transformaciones que lleva al sistema de un estado de equilibrio a otro. Trabajo: forma de transferir E que se verifica cuando se desplaza el punto de aplicación de una fuerza. Calor: es toda transferencia de energía que no se debeal desplazamiento de una fuerza. Las magnitudes que caracterizan los estados de Eq de unsistema se denominan funciones de estado. Ej: P, T, V, etc. Calor y Trabajo no son funciones de estado, no caracterizanel estado del sistema sino sus procesos de transformación.

  3. QaQbQg WaWbWg Primer principio Primer principio: existe una función deestado llamada energía interna U tal que, paracualquier transformación de un sistema, el cambio de su U es igual a la suma del calor y el trabajo puestos en juego en la transformación. DU=U2-U1=Q+W Notar: si a, b y g son tres procesos distintosque unen los mismos estados, se cumple que DU=Qa+Wa= Qb+Wb= Qg+Wg aunque

  4. Energía interna: energía (cinética/potencial) de las partículas de un sistema

  5. Qg Wg P2 T2 V2 U2 H2 P1 T1 V1 U1 H1 Qa Wa Qb Wb Estado 1 Estado 2

  6. FUNCION DE ESTADO FUNCION DE CAMINO

  7. SISTEMA ENTORNO CONVENCIÓN: W>0 W<0 Q>0 Q<0

  8. DX P2 P1 Trabajo PxV Pext Pext W= -FextX WPV= -Pext A X WPV= -PextV

  9. Parte de la energía interna del sistema puede modificarse por la realización de un trabajo (PxV) por o sobre el sistema. Por ejemplo:Zn(s) + 2H+(aq)  Zn2+(aq) + H2(g)Esto es muy común tanto en las reacciones químicas como en las transformaciones físicas.

  10. Entalpía , H:Calor intercambiado entre el sistema y el entorno cuando la transformación ocurre a presión constante. • H es función de estado • Y si P es constante:

  11. Para una reacción: • H es extensiva: CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g H = -802 kJ 2CH4(g) + 4O2(g) 2CO2(g) + 4H2O(g) H = -1604 kJ H depende de T y de P

  12. Si ocurre la reacción inversa: CO2(g) + 2H2O(g)  CH4(g) + 2O2(g) H = +802 kJ

  13. Entalpía de reacción Consideramos una reacción genérica a A + b Bc C + d D Se define la entalpía de reacción como DHr = (cHC+ dHD)-(a HA+bHB) • La entalpía de una sustancia depende de las condiciones de presión, temperatura, estado de agregación, etc. Por lo tantolos DHr también dependen de estos parámetros. • La entalpía estándar de una reacción es la entalpía de esa reacción cuando los reactivos y los productos están en susestados estándar. • Para sustancias puras, el estado estándar corresponde a suforma más estable a 1 atm. • Para sustancias en solución el estado estándar correspondea una concentración fija, generalmente 1 M para solutos. • El DHr también depende de T, los datos tabulados generalmentecorresponden a 25°C. Notar que T no forma parte de la definiciónde estado estándar. • La entalpía de reacción es una propiedad extensiva.

  14. Casos particulares de la entalpía de reacción Entalpía de formación estándar Es el cambio de entalpía de la reacción de formación de unasustancia en el estado estándar a partir de sus elementos en el estado estándar.Ej: 2C(s) + 3H2(g) + 1/2O2(g)  C2H5OH(l) DHf0= -278 kJ Entalpía de combustión estándar Es el cambio de entalpía por mol de sustancia que se quemaen una reacción de combustión en condiciones estándar.Ej: C6H12O6(s)+6O2 6CO2+6H2ODHf0= -2816 kJ Entalpía de enlace Es la entalpía de la reacción de disociación de un enlaceEj: H2(g)  2H(g) DHf0= +436 kJ

  15. Transformaciones fisicasH cambio de estadopor ejemplo: H fusiónH de calentamiento sin cambio de fase: q= m * Cp T

  16. Reactivos Productos DHr DHf(R) DHf(P) Elementos Ley de Hess El cambio de entalpía de una reacción es igual a la suma de las entalpías de reacción de las etapas en las que el procesoestudiado puede ser dividido.Ej: C(s) + O2(g)  CO2(g) DHf0= -393.5 kJ C(s) + 1/2 O2 (g)  CO(g) DHf0= -110.5 kJ CO(g) + 1/2 O2 (g)  CO2(g) DHf0= -283.0 kJ Usos de las entalpías de formación DHr= DHf(P) - DHf(R)

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