teramodinamic

TEMA 17

Cátedra de Introducción a la química para Ciencias Naturales. UNLP

TERMODINÁMICA Y TERMOQUÍMICA

TERMODINÁMICA
La termodinámica se ocupa del estudio de los cambios o transferencia de energía que acompañan a los
procesos físicos y químicos. Esta disciplina se basa en principios que surgen de la observación directa de
fenómenos energéticos. El calor y el trabajo debenconsiderarse como dos formas de energía, son magnitudes
relacionadas entre sí. James Joule estableció que existe una relación cuantitativa entre la cantidad de trabajo
realizado y la cantidad de calor producido. Para la termodinámica el calor y el trabajo son las formas más
importantes de energía.
Hay ciertos términos o conceptos básicos que deben conocerse antes de abordar esta temática. Se conoce:Universo: aquel conformado por el sistema y el entorno.
Sistema: la parte del universo (sustancias u objetos) que es motivo del estudio termodinámico (por ejemplo:
una solución en la que ocurre una reacción química; una célula, etc).
Entorno: todo aquello que es externo al sistema, del que se encuentra separado por límites reales o
imaginarios (por ejemplo: el recipiente donde ocurre la reaccióny todo lo que lo rodea).
Los sistemas según la forma en que interactúan con su entorno pueden clasificarse en:
a) abiertos: aquellos en los el sistema intercambia materia y energía con su entorno.
b) cerrados: aquellos en los que el sistema intercambia energía, pero no materia, con su entorno.
c) aislados: aquellos en los que no hay intercambio de materia ni de energía entre el sistema y suentorno.
Estado termodinámico de un sistema queda definido cuando se especifican las propiedades macroscópicas
del mismo, tales como temperatura, presión, composición, estado de agregación (sólido, líquido, gaseoso), etc.
Función de estado: Cualquier propiedad termodinámica que tiene un único valor cuando el estado del sistema
está definido o, en otras palabras, una función de estado es aquellaque depende sólo del estado del sistema
en un instante determinado y no del camino seguido para llevar al sistema a ese estado. La presión, el volumen,
la temperatura, la energía interna, la entalpía, la entropía, la energía libre, son funciones de estado.
El cambio de una función de estado depende entonces únicamente del estado final e inicial del sistema y es
independientemente de latrayectoria o del camino seguido por el mismo para pasar de un estado al otro.

En la representación se ilustra el significado de una
función de estado.
Se tienen dos caminos alternativos para llegar del punto
A al punto B y viceversa. Se puede recorrer una
distancia d1 o una distancia d2.
Las distancias recorridas (d1, d2) no son funciones de
estado pues dependen de la trayectoria escogida.
Ladiferencia de altura entre los dos puntos (Δh ) si es
función de estado (Δh = hB - hA).

d1
d2

Δh

Una de las propiedades termodinámicas de un sistema es su energía interna (E ), propiedad que es una
función de estado. La energía interna constituye el contenido energético total del sistema y es la suma de la
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energía cinética y potencial de las partículas del mismo. La energía cinética está relacionada con el
movimiento de las partículas y la energía potencial, energía de posición, con la energía de interacción entre
las mismas.
No es posible determinar de manera exacta el valor absoluto de la energía interna de un sistema pero sí es
posible medir el cambio de energía interna (ΔE) queacompaña a un proceso fisicoquímico.
Por ejemplo, en la siguiente reacción:
H2(g) + ½ O2(g)

H2O(l)

Einicial

Efinal

ΔE = (contenido energético de productos) – (contenido energético de reactivos)
ΔE = (Efinal) – (Einicial)

PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
El primer principio de la termodinámica establece que la energía del Universo permanece constante:
ΔEUniv = ΔEsistema +...