Quimico

Primer Principio de la Termodinámica y su relación con la Entalpia y la Energía Interna
Partimos de un sistema termodinámico que posee energía interna (U), debido a la propia constitución de la materia (enlaces de las moléculas) y las interacciones entre ellas (choques térmicos). Es una propiedad extensiva del sistema. Sus unidades son unidades de energía, el Julio.
Energía total sistema=Energía interna + Energía potencial + Energía cinética
El enunciado de la primera ley de la termodinámica es la energía del Universo permanece constante. La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma y se expresa matemáticamente por:

Es una función de estado porque su variación solo depende del estado inicial y del estado final y no de la trayectoria o camino seguido pararealizarlo. El calor y el trabajo no son funciones de estado por lo tanto son función de la trayectoria que siga el proceso y no son propiedades del sistema, son solo formas de modificar la energía del mismo.
Según el Primer Principio en forma diferencial:
Si el proceso ocurre a V constante

Si el proceso ocurre a P constante


Cálculo de la variación de energía interna y de entalpía enprocesos sencillos de sistemas cerrados.
La energía interna y la entalpía son variables termodinámicas cuyo valor no puede ser medido de modo absoluto o relativo, en el laboratorio. Sin embargo es posible calcular su variación en un proceso termodinámico, a partir del cambio que se produce en magnitudes fácilmente medibles como la presión, la temperatura o el volumen, ya que la energía interna yla entalpía son función de estas y viceversa.

dU=Q+W

H=U+PV

Proceso Cíclico
Energia Interna Entalpia

En un proceso cíclico el estado final es el inicial, luego las funciones de estado no varían en el proceso.
Variación de Temperatura Variación de la Presión Variación del Volumen

Cambio de Fase a T y P constantes
Todo cambio de fase lleva asociado un cambio en laenergía interna del sistema. Variación entre el estado inicial (fase 1) y el final (fase 2)
dU=q+w
En un cambio de fase se produce una transferencia de energía como calor entre el sistema y los alrededores, y por ser un proceso a P constante ese calor es igual al cambio de entalpía.
Todo cambio de fase lleva asociado un cambio en la energía interna del sistema. Variación entre el estadoinicial (fase 1) y el final (fase 2)
dU=q+w


Calentamiento a P constante sin cambio de fase
Variación de entalpía Trabajo Energía interna

Calentamiento a V constante sin cambio de fase
Variación de Energía interna Variación de la Entalpia

Cambio de estado de un gas ideal
Variación de entalpía Energía interna las moléculas son independientes entre sí



Se cumpleque
Proceso isotérmico
del gas ideal Proceso isobárico o irreversible
ΔT=0
ΔU=0
ΔH=0 Pext = constante

Proceso reversible:
Sustituido el valor de la P por la ecuación de estado del gas ideal Proceso reversible isotérmico

Principio de mínima entalpía




Corolarios






Ahora bien, dP=0 a presión constante, y dN=0 si la composición no varía, luego:Como muchas reacciones químicas se producen a presión constante y la materia se conserva (no hay variación en la cantidad de especies atómicas), la entalpía es muy comúnmente empleada como marcador energético en las reacciones químicas: el calor liberado o absorbido por la reacción se interpreta como una variación de entalpía. La presencia del término de presión también permite emplear laentalpía como marcador energético en aquellos ramos en los que las diferencias de presión a volumen constante sean relevantes. Así ocurre por ejemplo en los análisis de ciclos de gas, donde la entalpía se usa como variable termodinámica energética porque permite agrupar términos de presión y de energía interna de forma más compacta.
Entalpía química


















La mayor...