Practica No. 3: Termodinámica

1. OBJETIVO.
El alumno determinará con los datos obtenidos en el laboratorio el trabajo desarrollado en un Proceso Termodinámico.

2. CONSIDERACIONES TEÓRICAS.

ESPINOSA MELÉNDEZ JUAN JOSÉ
TERMODINAMICA
Es la parte de la química que estudia las relaciones entre la energía y los cambios químicos.

Sistema termodinámico

Se le llama asi a cualquier porción del Universo que seaobjeto de estudio y que está separada del resto por una superficie cerrada, ya sea real (paredes de un depósito) o imaginaria (la atmósfera de la Tierra). Ejemplos de sistemas termodinámicos son el agua de un vaso; el aire, la gasolina y el aceite del cilindro de un motor, un océano, una estrella, una reacción química, el butano de una bombona, una pila eléctrica y un ser vivo.

Se llama Entorno(alrededores, exterior) al resto del Universo que no constituye el sistema.

Sistemas Termodinámicos

Los sistemas termodinámicos se relacionan con el medio que los rodea intercambiando materia y/o energía.

Según esto, pueden ser:

- Abiertos: intercambian materia y energía con el entorno. Ej: vaso de agua, lago.

- Cerrados: intercambian energía, pero no materia, con el entorno. Ej: aguaen recipiente hermético, bombilla.

- Aislados: no intercambian ni materia ni energía. Ej: agua en un recipiente con paredes aislantes, termo.

Transformación Termodinámica

Una transformación termodinámica es cualquier cambio que se produce en el estado de un sistema termodinámico. Así se puede encontrar un estado inicial (anterior a la transformación) y un estado final (posterior a latransformación).

Un gas en un depósito se define por tres variables termodinámicas: P1, V1, T1. Si el gas cambia a otras P2, V2, T2, habrá sufrido una transformación.

Sistema en Equilibrio

Un sistema está en equilibrio cuando se cumplen simultáneamente los tres equilibrios:
- Químico: Su composición no varía con el tiempo.
- Mecánico: no se observa movimiento en el sistema de formamacroscópica.
- Térmico: la temperatura es la misma en todos los puntos del sistema.

Primer Principio de la Termodinamica

“En un sistema aislado la energía total se conserva”

Un sistema termodinámico contiene energía. Cuando el sistema realiza una transformación, varía la cantidad de energía que posee. La variación se debe a que en el proceso, el sistema puede intercambiar energía con el entornoo con otros sistemas. La energía se divide en dos tipos:

- Calor (Q), es la forma de transferencia de energía de un sistema a otro debido a una diferencia de temperatura entre ellos.

- Trabajo (W), es la forma de transferencia de energía de un sistema a otro debido a la acción de una fuerza que se desplaza.

El calor y el trabajo son energía en tránsito de un sistema a otro. Los sistemasTD no tienen ni calor ni trabajo, poseen energía. Por tanto, no son funciones de estado.

Entalpia

Entalpía, que se representa por la letra H, es una función de estado al igual que la energía interna; por tanto, sólo pueden medirse sus variaciones.

H = U + pV

OH = OU + pOV + VOp

Para un proceso isóbaro, sabiendo que OU = U2 – U1 = Q − W; VOp = 0 y W = pOV:
Se define como entalpía dereacción y se refiere a un mol de sustancia.

El signo de la variación de entalpía (OHr = Hproductos – Hreactivos) se convierte en un criterio para determinar el carácter exotérmico o endotérmico de una reacción.

Entropia

El segundo principio de la termodinámica dice que “en un proceso espontáneo, el desorden total del sistema y de su entorno siempre aumenta”.

La entropía se representapor la letra S, es una función de estado y se mide en J/K.
Para cualquier proceso espontáneo:

OS total = (OS sistema + OS entorno) > 0

Esta expresión permite justificar la existencia de procesos espontáneos en los que el estado final del sistema resulta más ordenado que el inicial. Esto es posible siempre que el aumento de entropía del entorno sea mayor que la disminución de entropía...