Termodinamica

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Contenidos
1.1 1.2 1.3 Sistemas, estados y funciones de estado Energía. Energía interna Primera ley de la termodinámica

ENERGÍA Y REACCIÓN QUÍMICA

1.4 Termoquímica. Reacciones exotérmicas y endotérmicas 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 Entalpía Ley de Hess Entropía. Segunda ley de la termodinámica Energía libre de Gibbs y espontaneidad Reacciones exergónicas y endergónicas

Propósitos
Reconocerla relación existente entre entalpía, entropía y energía libre Identificar los cambios de entalpía y entropía que se presentan durante una reacción química Relacionar la espontaneidad con los cambios de energía libre

LA ENERGÍA Y LAS REACCIONES QUÍMICAS
Introducción al estudio de la termodinámica “Una teoría es tanto más grandiosa, cuanto mayor es la sencillez de sus postulados, cuanto másvariadas son las preguntas que relaciona y mientras más amplio es el ámbito de su aplicación. De aquí la profunda impresión que produjo en mí la termodinámica clásica. Es la única teoría universal por su contenido, de la que, dentro del esquema de su aplicación y de sus conceptos fundamentales, estoy convencido que jamás será rechazada”. Albert Einstein. La termodinámica se encarga del estudio defenómenos naturales tanto físicos como químicos, ya que nos permite comprender los cambios físicos, aprovechar al máximo los fenómenos químicos, predecir el curso de una reacción, entender los complejos procesos metabólicos, determinar la factibilidad de un proceso, etc. La termodinámica proporciona a los científicos una serie de relaciones de las propiedades macroscópicas medibles en ellaboratorio como; temperatura, presión, volumen, constante de equilibrio, etc. Todas estas relaciones se derivan de postulados básicos a los que se conoce como Leyes de la Termodinámica.

1.1 Sistemas, estados y funciones de estado
La mejor forma de estudiar el comportamiento de la materia es realizar experimentos controlados. Como es natural, en un experimento, sólo se pueden hacer medidas de unapequeña parte del universo físico, cuyos límites deben ser definidos cuidadosamente. La parte del universo que se somete a observación e investigación en un experimento, se denomina sistema, esto supone que se especifican cuidadosamente los límites de dicho sistema. Todo lo que se encuentra fuera de los límites del sistema y que puede actuar sobre el sistema recibe el nombre de alrededores.

Figura1 El sistema, objeto de estudio, esta delimitado por las paredes del recipiente.

Tipos de paredes Todo aquello que separa al sistema (de manera real o imaginaria) del resto del universo, permitiendo una interacción entre ellos se denomina límite, frontera o pared del sistema. Existen distintos tipos de paredes, las cuales se clasifican de acuerdo con el tipo de intercambio que se da entre elsistema y su entorno. Una pared diatérmica permite interacciones de cualquier tipo-mecánico y no mecánico-entre el sistema y los alrededores. Con este tipo de pared, es posible el contacto térmico y el intercambio de energía, pero no de materia con los alrededores. Cualquier recipiente de vidrio, plástico o metal, son ejemplos de paredes diatérmicas (figura 1.2 a). Una pared adiabática es aquellaque sólo permite interacciones de tipo mecánico, sin intercambio de energía en forma de calor entre el sistema y sus alrededores. Los sistemas que poseen este tipo de paredes, se consideran aislantes térmicos. Cabe aclarar que las paredes y los sistemas aislados perfectos no existen porque no permiten interacción alguna entre el sistema y sus alrededores, sin embargo un termo se considera unabuena aproximación de un sistema aislado (figura 1.2 b).

a) b) Figura 1.2 Sistema con pared diatérmica, permite intercambio de energía, pero no de materia (a), un termo tiene paredes adiabáticas que minimiza la velocidad de intercambio de energía con los alrededores, de hecho se considera como un aislante térmico (b)

Procesos Un proceso se lleva a cabo cuando un sistema es afectado por sus...
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