Termodinámica - resumen

TEMA 3: TERMODINÁMICA
INTRODUCCIÓN
La termodinámica química es una rama de la química que estudia las relaciones entre reacción química y energía; por lo tanto trata el estudio sobre el calor que acompaña a las reacciones químicas. El carácter de la termodinámica no es microscópico, ya que no estudia el comportamiento de partículas individuales; su carácter es macroscópico ya que estudia elcomportamiento de un gran número de partículas, siendo dicho estudio de carácter experimental.
Se denomina sistema termodinámico a una porción de materia perfectamente delimitada. Este sistema puede ser cerrado si no hay transferencia de masa con el exterior; abierto, si hay transferencia de masa y energía con el exterior; y aislado, cuando no hay transferencia ni de masa ni de energía con elexterior.
El estado del sistema queda perfectamente definido por ciertas magnitudes, cuyos valores sólo dependen del estado inicial y final del sistema. A estas magnitudes de les denomina VARIABLES DE ESTADO.
En determinados casos se conoce la relación que existe entre estas variables. (PV=nRT)
Un proceso es espontáneo cuando se produce por sí solo, o también cuando no necesita que actúen agentesexternos para que se lleve a cabo.
CALOR, TRABAJO, ENERGÍA INTERNA, PRIMER PRINCIPIO DE TERMODINÁMICA.
El trabajo es una forma de transferir energía de un sistema a otro mediante la aplicación de una fuerza que provoque un desplazamiento.
W=F.d |
| W=P·s·d ; v= s·d ; W=P.v (julios)
P=F/s ; F= p·s |
En un sistema cualquiera quemantenga la presión constante (cualquier sistema abierto) se produce un aumento de volumen (expansión) o disminución (compresión): en estos casos el trabajo asociado al sistema viene determinado por la ecuación anterior.
El calor es una forma de transferencia de energía a causa de una diferencia de temperatura entre dos sistemas.
Q = m· Ce · ΔT [m = masa, Ce = calo específico, ΔT = variaciónde temperatura]

1 CALORÍA = 4’18 JULIOS

La energía interna (U) es la suma de las energías de todas las partículas del sistema (energía electrónica, nuclear, de rotación, etc…). Va a depender de la cantidad de partículas del sistema.
El Primer principio de la termodinámica fue enunciado por J. Clausius en 1.842, y no es más que una aplicación del principio de conservación de la energía: “Lavariación de energía interna de un sistema (U) es igual a la suma del calor y trabajo que dicho sistema intercambia con su entorno.”
ΔU = Q +W
CRITERIO DE SIGNOS
Criterio egoísta: todo lo que le hagamos al
sistema es positivo, y todo lo que haga el
sistema es negativo.
* El calor absorbido por el sistema es positivo; el calor cedido por el sistema es negativo
* Un trabajo realizadosobre el sistema es positivo: el trabajo realizado pro el sistema es negativo.
CALORES DE REACCIÓN A PRESIÓN CONSTANTE Y A VOLUMEN CONSTANTE. ENTALPÍA
ΔU = Q +W Primer principio de la termodinámica.
ΔU = Q –P(V2 – V1)
* Si una reacción química transcurre a volumen constante, no sufre expansión ni compresión. ΔU = Qv –P(V2 – V1); V2 – V1 = 0
* Si una reacción química transcurre apresión constante tenemos que definir una nueva magnitud termodinámica llamada Entalpía (H).
H=U + PV ΔH=ΔU + PΔV + VΔP
Como es a presión constante, la fórmula queda: ΔH = ΔU + PΔV ; ΔH = QP

En una reacción química a presión constante, el calor asociado al proceso mide la variación de entalpía de la misma reacción.
En una reacción química el estado inicial son los reactivos, y elestado final los productos. Entonces, también podemos definir ΔH = ΣH(productos) - ΣH(reactivos)

* ΔH < 0 H(reactivos) > H(productos) Exotérmica
* ΔH > 0 H(reactivos) < H(productos) Endotérmica

Todas las combustiones son exotérmicas; liberan energía

DIAGRAMAS ENTÁLPICOS

RELACIÓN ENTRE ΔU Y ΔHMe
Esta relación solo se puede establecer en reacciones en las que intervienen...