Termodinamica

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Índice General
1. Introducción a la termodinámica 1.1. Estados de Agregación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Variables termodinámicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Sistemas termodinámicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Leyes de los gases ideales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Leyes de los gases reales . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 2. Ley cero y primera ley de la termodinámica 2.1. Ley cero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Trabajo y calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Calor específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4. Energía interna y entalpía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5. Primeraley de la termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Segunda y tercera Ley de la termodinámica 3.1. Entropía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Energía libre de Gibbs y Helmholtz . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3. Eficiencia en procesos termodinámicos . . . . . . . . . . . . . . . 3.4. Procesos endotérmicos y exotérmicos . . . . . . . . . . . . . . . .3.5. Ciclos termodinámicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Equilibrio de fases en sistemas de un componente 4.1. Propiedades de líquidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Regla de las fases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3. Equilibrio de fases en sistemas de un componente . . . . . . . . . 1 3 4 9 18 20 24 30 31 33 35 40 43 48 49 59 6263 64 71 72 75 76

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Índice General 78 80 83 84 89 91 93

4.4. Ecuación de Clausius - Clapeyron . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5. Transición de fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Equilibrio de fases en sistemas multicomponentes 5.1. Propiedades coligativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2. Equilibrio de fases en sistemas de doscomponentes . . . . . . . . 5.3. Equilibrio de fases en sistemas de más de dos componentes . . . . 5.4. Solubilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ITESCAM

IIAL - ALJ-1030

Termodinámica

1

Introducción a la termodinámica

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1. Introducción a la termodinámica

1.1

Estados de Agregación

Estados de la materia
La materia se presenta entres estados o formas de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua. La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o elCO2 en estado gaseoso: Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras. Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos. Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumenque experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Estado sólido
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas. En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posicionesfijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido. Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas. Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas. Manteniendo constante la presión, a baja temperatura, los cuerpos se presentan...
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