Fisicoquimica

Primer Principio de la Termodinámica

1.1 Defina sistema, alrededores, universo, límites permeables, límites impermeables diatérmicos y límites impermeables adiabáticos desde un punto de vista fisicoquímico.
Sistema: Porción del universo en estudio. Esta limitado por ciertos límites.
Alrededores: Parte del universo que rodea al sistema.
Universo: El universo es la sumatoria de losalrededores, mas el sistema, mas lo limites.
Limites: Superficie o línea imaginaria que define la extensión del sistema, estos me definen como se relaciona el sistema con los alrededores. Tenemos cuatro tipos de límites:
* Permeables: Intercambio de materia.
* Impermeables: No hay intercambio de materia.
* Diatérmicos: Intercambio de calor.
* Adiabáticos: No hay intercambio de calor.1.2 Enuncie y explique el Principio Cero de la Termodinámica. Explique la diferencia entre calor y temperatura. Relacione la temperatura con el movimiento molecular.
Principio cero de la termodinámica: “Si dos cuerpos están en equilibrio térmico y uno de ellos alcanza el equilibrio con un tercero, el primero también alcanza el equilibrio térmico con el tercero.” Entonces podemos decir quelos cuerpos que están en contacto alcanzan la misma temperatura. Este equilibrio térmico implica la misma temperatura pero no el mismo calor.
La diferencia entre calor y temperatura radica en que la temperatura es la propiedad que establece la dirección del flujo de energía y este flujo de energía es lo que llamamos calor (transferencia de energía desde una zona de mayor a otra de menortemperatura, movimiento caótico de partículas). El calor siempre fluye del cuerpo más caliente al cuerpo más frio hasta que se alcanza el equilibrio térmico. El flujo de energía se da porque los dos cuerpos están a dos temperaturas diferentes. En el equilibrio térmico las temperaturas de los cuerpos se igualan.
Para relacionar la temperatura con el movimiento molecular: cuando hay fricción, hay un aumentode la temperatura. Hablamos de fricción que produce calor, lo que quiere decir que parte de la energía mecánica del movimiento se transfiere a las moléculas del sistema. Por esto, la energía mecánica no se destruye por el proceso de fricción, simplemente se convierte en otra forma de energía asociada a las partículas más pequeñas de la sustancia (1º ley). A esta energía microscópica de la llamaenergía interna (U) del cuerpo.
¿Qué le pasa a la energía que se introduce en un gas para aumentar su T? ¿Cómo almacenan las moléculas del sistema el calor agregado? De acuerdo con la teoría cinética de la materia, la mayor parte de la energía se guarda en el movimiento de las moléculas. La energía térmica o su sinónimo, el movimiento molecular de los gases se puede dividir en tres categorías:transnacional, rotacional y vibracional. Las moléculas se mueven con respecto a tres coordenadas y eso me va a decir el cambio que hubo en la energía de esa molécula.
Los grados de libertad es el número de coordenadas que se requieren para determinar las posiciones de las masas puntuales (átomos) en una molécula. Entonces para una molécula de N átomos, los grados de libertad (GL) serán 3N (totalespara todo el movimiento).
* Traslación: la molécula se traslada como una unidad considerando su centro de masa. Los GL para la traslación son 3, de manera que los grados de libertad remanentes serán, los totales menos los que corresponden a los del movimiento de traslación.
GLremanentes: 3N – 3
* Rotación: como cambia la molécula por el hecho de rotar. Para adquirir movimientorotacional alrededor de un eje, la molécula debe poseer un momento de inercia alrededor de dicho eje. Para moléculas lineales los GL de rotación son 2, de manera que los GL remanentes serán, los totales menos los que corresponden al movimiento de traslación, menos los que corresponden al movimiento de rotación de moléculas lineales.
GLremanentes : 3N – 3 – 2 = GLvibracional
Si la molécula no es lineal,...