Termodinamica

TERMODINAMICA

Mg : Ángel Quispe Laguna

Estado y Equilibrio

CONCEPTOS BÁSICOS. SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio. Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo

Tipos de sistemas
Abierto Materia Energía Cerrado Materia Aislado Materia Energía

Puede intercambiar

¿Qué separa el sistema de los alrededores?

ParedesRígida

Permeable
Semipermeable

Adiabática

Móvil

Impermeable

Diatérmicas

Pared permeable

Pared semipermeable

Pared impermeable

60ºC

40ºC

50ºC

50ºC

Pared diatérmica 60ºC 40ºC 60ºC 40ºC

Pared adiabática

Un sistema termodinámico se describe a partir de:

 Otra forma de clasificar los sistemas termodinámico son :
Si las propiedades macroscópicasintensivas a lo largo de un sistema son idénticas el sistema de denomina homogéneo Si por el contrario estas propiedades no son idénticas el sistema se denomina heterogéneo

Un sistema heterogéneo puede constar de varios sistemas homogéneos a estas partes se les llama fases

En este caso tenemos tres fases, la sal no disuelta, la solución y el vapor de agua

 Se sabe por experiencia quepara una sustancia pura homogénea, al fijar 2 de sus propiedades termodinámicas intensivas, automáticamente se establecen las demás y así se establece su estado termodinámico.

ESTADO DE UN SISTEMA
 Es la situación de un sistema cuando esta no experimenta ningún cambio en sus propiedades . En un estado especifico, todas propiedades de un sistema tienen valores fijos, e incluso si cambia el valorde una de las propiedades el estado cambia a otro diferente.(fig.)  Dos propiedades independientes definen el estado de un sistema y son independientes si una de ellas puede variar mientras la otra se mantiene constante.Ejm la temperatura y el volumen especifico son siempre propiedades independientes.

EQUILIBRIO TERMODINAMICO
Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico si noexperimenta cambios de estado en las condiciones que le imponen los alrededores .
no se observan variaciones macroscópicas con el tiempo Equilibrio térmico Equilibrio mecánico
Temperatura constante en todos los puntos del sistema Todas las fuerzas están equilibradas

Equilibrio material

No hay cambios globales en la composición del sistema, ni transferencia de materia

EQUILIBRIO TERMODINAMICO Para que un sistema se encuentre en equilibrio termodinámico tiene que satisfacer todos los tipos necesarios de equilibrio.  Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico si al ser aislado no experimenta ningún cambio de estado, esto es si las propiedades termodinámicas permanecen invariables en el tiempo. REGLA DE FASES :  Cuando se tiene 2 fases en equilibrio, el estado del sistema seestablece al especificar solo una propiedad intensiva. Por ejemplo una mezcla de vapor y agua liquida en equilibrio a 101.3kPa solo puede existir a 100 °C. Es imposible cambiar la temperatura sin modificar también la presión, si se quiere que el vapor y el agua liquida continúen existiendo en equilibrio

EQUILIBRIO TERMODINAMICO
 Para sistemas de fases múltiples en equilibrio, el numero devariables intensivas independientes que deben fijarse en forma arbitraria a fin de establecer su estado intensivo se calcula : F = 2- P + N F = grados de libertad( variables ) N = numero de especies químicas P = numero de fases Ejemplo : Un sistema de 3 fases en equilibrio es una solución salina acuosa que esta saturada en su punto de ebullición con un exceso de cristales de sal.  Las 3 fases son: sal cristalina, solución acuosa saturada y el vapor generado en el punto de ebullición.  Las 2 especies químicas son : agua y sal  F = 2-3+2 = 1

EQUILIBRIO TERMODINAMICO
 Ejercicio : ¿ Cuantos grados de libertad tiene cada uno de los siguientes sistemas? • Agua liquida en equilibrio con su vapor. • Agua liquida en equilibrio con una mezcla de vapor de agua y nitrógeno. • Una solución...