UNIDAD 05

Química General e Inorgánica I – 1er Cuatrimestre 2014 – Unidad 5




UNIDAD Nº 5 : TERMODINÁMICA Y TERMOQUÍMICA
5.1 INTRODUCCIÓN
5.1.1 CONTENIDOS TEÓRICOS
Primer Principio de la Termodinámica. Energía interna (U), calor (Q) y
trabajo (W). Universo, sistema, y ambiente. Temperatura. Procesos adiabáticos
e isotérmicos. Estado tipo. Entalpía (H). Capacidades caloríficas a presión y a
volumenconstante. Energías y entalpías de cambio de fase. Propiedades de
las funciones de estado. Calorimetría. Entalpías y energías de reacción, de
formación, de neutralización, de combustión y de disolución. Termoquímica.
Energías de unión. Segundo Principio de la Termodinámica. Entropía (S).
Espontaneidad en sistemas aislados. Tercer Principio de la Termodinámica.
Sólidos cristalinos perfectos.Energía libre (G). Espontaneidad en sistemas a T
y p constantes. Uso de tablas de funciones termodinámicas.
5.1.2 RESUMEN DE LOS CONTENIDOS
5.1.2.1 ¿Qué es y qué estudia la termodinámica?
En las Unidades anteriores, hemos usado un enfoque atómicomolecular al momento de describir la estructura de una molécula (a través de
su estructura electrónica), o al considerar las interacciones que existen entre
dosde ellas (interacciones intermoleculares), etc. También hemos usado un
enfoque de conjunto al describir el comportamiento de un gas. En ese caso,
hemos usado muy pocas variables (temperatura, presión y volumen) para
describir el comportamiento de muchas moléculas (un mol). También al ver la
teoría cinética, hemos visto que ambos enfoques se pueden compatibilizar a
través del uso de los valoresmedios de la variables microscópicas: por
ejemplo, la velocidad media de las moléculas se puede relacionar con la
frecuencia y la fuerza de los choques de estas con las paredes del recipiente,
lo que lleva a la magnitud de la presión del gas. Existe, por lo tanto un vínculo
entre las propiedades microscópicas (la velocidad a la que se desplazan las
moléculas de un gas) y macroscópicas (la presión).La termodinámica realiza observaciones del sistema molecular en su
conjunto, es decir, desde un punto de vista macroscópico, sin reparar en el
detalle atómico-molecular individual de la materia. La porción estudiada tiene
ahora un tamaño mucho mayor ⎯de hecho macroscópico⎯, como si se
contemplara al sistema en su conjunto con todos sus átomos y moléculas. El
comportamiento termodinámico de unaporción macroscópica de materia
resulta del promedio estadístico de las miríadas de movimientos microscópicos
de todos los átomos y moléculas que componen el sistema. Luego de hacer
este promedio, sobreviven sólo unas pocas variables (macroscópicas) en base
a las cuales se construye el formalismo termodinámico. Aunque parezca
increíble, veremos que resulta más fácil describir un sistema compuestopor
muchas moléculas que otro compuesto por unas pocas, aunque al hacerlo
pagamos un precio: las respuestas que obtendremos nos indicarán tan solo el
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valor promedio de las variables que caracterizan al sistema, y no sus valores
instantáneos.
La termodinámica es una rama de la física con amplias aplicaciones en
química.Estudia los intercambios de energía para describir las
transformaciones que puede experimentar un sistema. Responde preguntas
tales como, ¿qué cantidad de energía necesito para producir determinado
cambio? ¿cuánta energía puedo obtener de una dada cantidad de combustible
y cuál es la mejor forma de aprovecharla? ¿en qué dirección va a evolucionar
una reacción si caliento el sistema o aumento lapresión? Para ello usa un tipo
de energía, el calor, y una magnitud, la temperatura, que le son propias.
Como toda teoría, se construye a partir de principios; enunciados que se
toman como base para elaborar las conclusiones. Los principios no se
demuestran, porque tienen un amplio sustento experimental: son axiomas. En
particular, los principios de la termodinámica enuncian observables del mundo...