fISICA

Fundamento teórico:
Al igual que los prácticos anteriores, continuamos estudiando la Termodinámica, está ya definida como la Ciencia que estudia la conversión de unas formas de energías en otras. En su sentido etimológico, podría decirse que trata del calor y del trabajo, pero por extensión, de todas aquellas propiedades de las sustancias que guardan relación con el calor y el trabajo. LaTermodinámica se desarrolla a partir de cuatro Principios o Leyes, Principio Cero (permite definir la temperatura como una propiedad), Primer Principio (define el concepto de energía como magnitud conservativa), Segundo Principio (define la entropía como magnitud no conservativa, una medida de la dirección de los procesos) y el Tercer Principio (postula algunas propiedades en el cero absoluto detemperatura).
En este caso, estudiaremos la espontaneidad de los procesos. Definimos proceso espontáneo como aquel que tiene una tendencia natural a producirse sin tener que ser realizado por una influencia externa. El proceso reverso a un cambio espontáneo es no espontáneo. El punto en el que cambia el sentido de la espontaneidad es el punto de equilibrio. Este concepto, está íntimamente relacionadocon el Segundo principio de la termodinámica, el cual plantea que no se puede transferir calor desde un objeto frío a un objeto caliente sin consumir trabajo para realizar la experiencia, o a su vez, que el trabajo puede convertirse completamente en calor, pero el calor no puede convertirse completamente en trabajo. Otra formulación alternativa es que “en todo proceso real espontáneo, el desordendel universo aumenta”. Para medir el desorden, se creó una magnitud llamada entropía (S).
Es el segundo principio de la termodinámica el que permite conocer el sentido de espontaneidad de una reacción química. En cualquier proceso espontáneo ΔSuniverso = ΔSsistema + ΔSalrededor  0. Gibbs (1839 - 1903) demostró que, a presión y temperatura constantes, ΔSsistema = -ΔHsistema. Por lo tanto, apresión y temperatura constantes, un proceso espontáneo se caracterizará por -T ΔSuniverso = ΔHsistema - TΔSsistema  0. Si se define una nueva propiedad llamada energía libre (G) como G = H-TS, entonces -T ΔSuniverso = ΔHsistema - TΔSsistema = ΔGsistema. La energía libre es una propiedad de estado cuyo cambio para un proceso indica si éste es o no es espontáneo. En todo proceso espontáneo, a presión ytemperatura constante, la energía libre desciende (ΔG0). Un sistema alcanza el equilibrio cuando G llega a su valor mínimo (ΔG=0). De acuerdo a la expresión para la energía libre, un proceso será tanto más probable que sea espontáneo cuanto más exotérmico sea y cuanto mayor aumento del desorden produzca.
Tal como dice el libro de práctico “Las pilas son dispositivos en los cuales a partir de unareacción química espontánea se transfiere energía al entorno como trabajo eléctrico gracias al movimiento de los electrones. En este práctico vas a construir una pila húmeda.
Hay otros procesos que para que sucedan es necesario entregarles energía como trabajo eléctrico. Las electrólisis son ejemplo de este tipo de procesos, pues la descomposición de la sustancia implica que se haga circularcorriente por el sistema. Este tipo de procesos es de suma importancia a nivel industrial, pues constituye un método muy usado para producir metales a partir de minerales”
Tal cual se mencionó anteriormente, en la práctica nos propusimos construir una pila húmeda o también llamada pila Daniell, esta fue inventada en 1836 por John Frederic Daniell. La fuerza electromotriz, o voltaje de esta pila esde 1,10 voltios, y la reacción química que tiene lugar es: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) Eº=1,10 V. La pila originalmente fue modificada en la modernidad por varios científicos, en la modernidad se construye la pila separando las dos semirreaciones en dos recipientes diferentes: en uno de ellos hay un electrodo de cobre en una disolución de sulfato de cobre; en el otro recipiente hay una...