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Primera ley de la termodinámica

La primera ley de la termodinámica establece que  la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.
Es decir Q = W, en que Q es el calor suministrado por el sistema al medioambiente y W el trabajo realizado por el medio ambiente al sistema durante el ciclo.
Un ejemplo sencillo seria: Al remover con un taladro el agua contenida en un recipiente, le estamos aplicando trabajo, que es igual al calor que este emite al medio ambiente al calentarse. En este caso, el sistema puede ser el agua, el medio sería el taladro, el aire circundante y todo lo que está fuera delsistema que no sea agua (pues lo que está afuera recibirá calor del sistema).




Energía interna

Todos los sistemas tienen energía debido a los diferentes tipos de movimiento de las moléculas, de los átomos que las conforman y de los electrones. Los movimientos pueden ser de vibración, rotación y translación. También, contribuye en el aporte energético, las fuerzas de atracción y repulsión quese dan entre las moléculas, los átomos, los electrones y los núcleos.
A todos estos movimientos e interacciones sin considerar la energía cinética del sistema en su conjunto y su energía potencial debido a su posición, se llama energía interna y se representa como E o U.
Como es imposible determinar el contenido total de energía interna de un sistema, sólo se puede cuantificar a través de losintercambios energéticos que realice. Al tomar en consideración la primera ley de la termodinámica, el cambio de la energía interna está dado por:
 
∆E = Ef – Ei     o     ∆U = Uf – Ui
 
Así, la energía interna es una función de estado.
Cualquier sistema puede intercambiar energía con su entorno como trabajo o calor y su energía interna cambia cuando se agrega energía térmica o se extrae,también, cuando se hace trabajo sobre el sistema o si éste lo realiza hacia el entorno, de tal manera que si únicamente se suministra energía térmica al sistema, el cambio de la energía interna es:
∆U = q
Y si sólo se realiza trabajo, el cambio de la energía interna será:
∆U = w
(En ambos casos el signo es positivo porque es hacia el sistema).
Si se llevan a cabo ambos procesos, entonces:
∆U = q +w


Entalpia

La Entalpía es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líquido a gas, el cambio de entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el devaporización. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. El término de entalpía fue acuñado por el físico alemán Rudolf J.E. Clausius en 1850. Matemáticamente, la entalpía H es igual a U + pV, donde U es la energía interna, p es la presión y V es el volumen. H se mide en julios.
H = U+ pV
Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpía ( Δ H).
ΔH = Hf – Hi
La entalpía recibe diferentes denominaciones según el proceso, así:
Entalpía de reacción, entalpía de formación, entalpía de combustión, entalpía de disolución, entalpía de enlace, etc; siendo las más importantes:
ENTALPIA DE REACCIÓN:
Es el calor absorbido odesprendido durante una reacción química, a presión constante.
ENTALPÍA DE FORMACIÓN:
Es el calor necesario para formar una mol de una sustancia, a presión constante y a partir de los elementos que la constituyen.
Ejemplo:
H2 (g) + ½ O2 (g) = > H2O + 68.3Kcal
Cuando se forma una mol de agua (18 g) a partir de hidrógeno y oxígeno se producen 68.3 Kcal, lo que se denomina entalpía de...