Termodinamica

Tema 7: Termodinámica química

Contenidos
7.1. Algunos términos termodinámicos. 7.2. 1ª Ley de la termodinámica. 7.3. Energía Interna. 3.1. Relación entre energía interna, calor y trabajo. 7.4. Relación entre ∆H y ∆U. 7.5. Ecuaciones termoquímicas. 7.6. Entalpía molar normal de formación. 7.7. Ley de Hess. 7.8. Espontaneidad de los combios físicos y químicos. 7.9. Segunda ley de latermodinámica y Entropía.

Contenidos
7.10 Tercera ley de la termodinámica y Entropía. 7.11 Variación de energía libre y espontaneidad. 7.12 Dependencia de la espontaneidad con la temperatura. 7.13 Los combustibles como fuentes de energía. Atención a Grasas, carbohidratos y almacenamiento de energía.

7.1 Términos básicos en termoquímica
-Termodinámica es la ciencia que estudia las variaciones deenergía que
acompañan a los procesos físicos y químicos.

- Energía se define como la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor, se clasifica en dos tipos principales, energía cinética es la energía del movimiento y energía potencial, es la energía que posee un sistema en virtud de su posición y composición. Por ejemplo las partículas cargadas tienen energía potencial a causa de lasfuerzas de atracción y repulsión electrostática entre ellas, un electrón tiene energía potencial al encontrarse atraído por un protón.

Energía

Energía

7.1 Términos básicos en termoquímica

7.1 Términos básicos en termoquímica
Cuando se estudian los cambios de energía se estudia una parte definida y limitada del universo, se llama sistema, por ejemplo, las sustancias implicadas encambios físicos y químicos forman un sistema. Los alrededores del sistema se denominan entorno. El universo es el sistema más su entorno. Un sistema se dice que es cerrado cuando no intercambia materia con el entorno, abierto si intercambia energía y materia y aislado si no intercambia ni materia ni energía.

• Sistema. • Alrededores.

Terminología
• Energía, U:
– La capacidad de realizar untrabajo.

• Trabajo:
– Fuerza que actúa a lo largo de una distancia.

• Energía cinética:
– La energía del movimiento.

Terminología

• Energía cinética: ec = • Trabajo: w = Fd kg m m = J [w ] = 2 s 1 2 mv2 kg m2 = J [ec ] = 2 s

Energía y temperatura
• Energía termal:
– La energía cinética asociada con el movimiento molecular aleatorio. – En general, es proporcional a latemperatura. – Una propiedad intensiva.

• Calor y trabajo:
– q y w. – Cambios de la energía.

Calor
• Calor es la energía que se intercambia entre un sistema y sus alrededores como resultado de una diferencia de temperaturas. • El calor fluye desde el cuerpo más caliente hasta el cuerpo más frío:
– La temperatura puede experimentar una variación. – El estado de la materia puede cambiar (procesoisotérmico).

Unidades de calor
• Calorías (cal):
– La cantidad de calor necesaria para variar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua.

• Julio (J):
– SI es la unidad de energía básica para el calor.

1 cal = 4,184 J

Calor

7.2 El primer principio de la termodinámica
La primera ley de la termodinámica hace referencia a las variaciones de energía. “La cantidad de energíatotal del universo es constante”, también se conoce como la ley de conservación de la energía “La energía ni se crea ni se destruye, en reacciones químicas o procesos físicos, únicamente se transfiere entre el sistema y su entorno.” El estado termodinámico de un sistema queda definido al establecer sus limites y un conjunto de condiciones que especifican las propiedades macroscópicas del sistema.Comprenden temperatura, presión, composición (identidad y número de moles) y estado físico (gas, sólido, líquido).

7.2 Definición de Energía Interna
• La energía total de un sistema es la suma de todas las energías cinética y potencial de las partes que lo componen. • Por ejemplo, en un cilindro que contiene hidrógeno y oxígeno gaseosos, los gases son el sistema y el pistón y el cilindro...