termoquimica y termodinamica





UNIDAD DE APRENDIZAJE :

“TERMOQUÍMICA Y TERMODINÁMICA”.


OBJETIVO TERMINAL :

El alumno debe concluir que la energía asociada a una reacción química es una magnitud conocida y su valor (H) corresponde a la entalpía de la reacción cualquiera sea el camino recorrido para su efecto (Ley de Hess). La entropía y energía libre asociados a un sistema.

JÓVEN ALUMNO :


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Uno de los aspectos más importantes de la Química es la producción y flujo de energía. Comemos alimentos para producir energía para mantener nuestras funciones biológicas, quemamos combustibles fósiles para producir energía eléctrica vital para nuestra sociedad moderna, usamos cubos de hielo para enfriar las bebidas y aplicamos calor paraconvertir la masa cruda en un sabroso pan horneado. Todos estos ejemplos ilustran un punto general: las reacciones químicas implican cambios de energía. Los científicos han concluido que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma (Primera ley de la termodinámica)

La termoquímica es la rama de la química que estudia los efectos caloríficos de las reacciones químicas.

Términos básicosde termoquímica:

La parte del universo objeto de nuestro estudio se denomina sistema. Un sistema puede ser tan grande como un océano o tan pequeño como el contenido de un matraz. Estudiaremos las interacciones del sistema, es decir, las transferencias de energía (calor y trabajo) y materia entre el sistema y sus alrededores. Podemos clasificar los sistemas en tres tipos:

1.- Sistemaabierto: Puede intercambiar energía y materia libremente con sus alrededores.

2.- Sistema cerrado: Puede intercambiar energía pero no materia con sus alrededores.

3.- Sistema aislado: No puede interaccionar con sus alrededores.









1.-Energía Interna de un sistema:

La energía total de un sistema es la suma de todas las energías cinéticas y potenciales de sus partes o componentes.Esta energía se denomina energía interna del sistema.
Podemos medir los cambios de energía interna que acompañan a los procesos físicos y químicos.

Se define el cambio de energía interna (E) como la diferencia entre la energía interna del sistema al término de un proceso y la que tenía al principio:





Cuando el valor de E es positivo (Efinal  Einicial) indica que el sistema ganóenergía de su entorno. Cuando el valor de E es negativo (Efinal  Einicial) indica que el sistema liberó energía al entorno.

En una reacción química al estado inicial del sistema se refiere a los reactivos y el estado final se refiere a los productos. Por ejemplo, cuando el hidrógeno y el oxígeno forman agua, el sistema libera energía al entorno en forma de calor, el contenido de energía delos productos es menor que el de los reactivos, y por lo tanto E para el proceso es negativo.

2.- Calor:

- Calor es la energía que se intercambia entre un sistema y su entorno como resultado de las diferencias de temperatura. La energía, en forma de calor, pasa desde el cuerpo más caliente hasta el cuerpo más frío. A nivel molecular, las moléculas del cuerpo más caliente ceden energíacinética a través de colisiones a las moléculas del cuerpo más frío. La energía térmica se transfiere, es decir, el calor fluye hasta que se igualan los valores medios de las energías cinéticas moleculares de los dos cuerpos, hasta que las temperaturas se igualan.

2.1- Capacidad calorífica:

- La cantidad de calor necesaria para modificar un grado la temperatura de un sistema se llama capacidadcalorífica del sistema. Si el sistema es un mol de sustancia, se puede utilizar el término capacidad calorífica molar. Si es un gramo de sustancia, recibe el nombre de calor específico.
- De acuerdo al tipo de proceso, las capacidades caloríficas se pueden clasificar en: capacidad calorífica a presión constante (Cp) y capacidad calorífica a volumen constante (Cv). Para sólidos y líquidos Cp=Cv...