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Quu00edmica General e Inorgánica I – Serie 3 –

SERIE 5
PROBLEMAS
TERMODINAMICA
CONTENIDOS: Primer Principio de la Termodinámica. Energía interna (U), calor (Q)
y trabajo (W). Procesos adiabáticos e isotérmicos. Estado tipo. Entalpía (H).
Capacidades caloríficas a presión y a volumen constante. 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. Leyes de la
termoquímica. Energías de unión. Segundo Principio de la Termodinámica. Entropía
(S). Sistema, medio ambiente y universo. Espontaneidad en sistemas aislados. Tercer
Principio de la Termodinámica. Sólidos cristalinos perfectos. Energía libre (G).
Espontaneidad en sistemas a T y pconstantes. Uso de tablas de funciones
termodinámicas.

GUÍA DE CONOCIMIENTOS
¿Qué es y qué estudia la termodinámica?
En las series anteriores, hemos usado un enfoque atómico-molecular al momento de
describir la estructura de una molécula (a través de su estructura electrónica), o al
considerar las interacciones que existen entre dos de ellas (fuerzas intermoleculares),
etc. Desde este punto devista microscópico, sólo está bajo estudio una porción muy
pequeña de materia, que abarca a lo sumo unas pocas moléculas. Allí, se reconocen
diversos movimientos vertiginosos: desplazamientos y rotaciones moleculares, y
también vibraciones interatómicas. Al incrementarse el número de partículas bajo
observación, la cantidad de variables a tomarse en cuenta para entender el
comportamiento delconjunto crece considerablemente: debo ahora conocer las
posiciones y las velocidades de todos los objetos microscópicos!
En el otro extremo, la termodinámica realiza observaciones a la naturaleza desde un
punto de vista macroscópico, sin reparar en el detalle atómico-molecular de la materia.
La porción estudiada tiene ahora un tamaño inconmensurablemente mayor, como si se
desactivara elmonumental zoom aplicado al realizar una observación microscópica.
Uno podría pensar que para tratar semejante cantidad de partículas, el número de
variables sería intratable. Sin embargo, el comportamiento termodinámico de una
porción macroscópica de materia resulta del promedio estadístico de las miríadas de
movimientos microscópicos de todos los átomos y moléculas. Como resultado,
sobrevivensólo unas pocas variables (macroscópicas) en base a las cuales se construye
el formalismo termodinámico.
La termodinámica es un formalismo axiomático, construido mayormente en base a 2
principios (enunciados que no requieren ser demostrados), a partir de los cuales se
establecen una serie de relaciones entre las variables (macroscópicas). Para comenzar a
construir dicho formalismo, comenzaremospor dar algunas definiciones necesarias.
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Química General e Inorgánica I – Serie 3 –

Bases del formalismo termodinámico - definiciones:
Sistema y medio ambiente. La termodinámica subdivide el universo (el todo) en:
sistema + medio ambiente. El sistema es la porción del universo bajo observación.
La termodinámica no pone atención en el resto del universo, el medio ambiente, y
sólotiene en cuenta las condiciones de contorno que éste impone sobre el sistema.
Por ejemplo: hay casos en los cuales el medio ambiente actúa como baño térmico
(o mecánico), determinando la temperatura (o la presión) del sistema.
Estado de un sistema. Las condiciones impuestas por el medio ambiente sobre el
sistema determinan (si se espera el tiempo suficiente) el estado del mismo. En estasituación todas las propiedades del sistema se encuentran perfectamente definidas e
invariantes. Mientras las condiciones del medio ambiente no cambien, el sistema
permanecerá en dicho estado. Es por ello que resulta más esclarecedor hablar del
estado de equilibrio de un sistema. El equilibrio es tanto térmico, mecánico, como
químico; es decir, no existen flujos de calor, cambios de volumen, o...