Termodinámica


Eje N° 1: Termoquímica
La termoquímica es la parte de la termodinámica que estudia los cambios de energía (calor) en las reacciones o procesos químicos.
Un sistema es una parte específica del universo de interés para nosotros. El resto del universo externo al sistema se denomina entorno. Por ejemplo, cuando realizamos una reacción química en el laboratorio, las sustancias químicasgeneralmente constituyen el sistema.
Hay tres tipos de sistemas. Los sistemas abiertos pueden intercambiar masa y energía (por lo general en forma de calor) con su entorno. Por ejemplo, agua contenida en un recipiente abierto. Los sistemas cerrados permiten la transferencia de energía (calor) pero no de masa. Por ejemplo, agua contenida en un recipiente cerrado. Los sistemas aislados no permiten latransferencia ni de masa ni de energía. Por ejemplo, agua contenida en un recipiente totalmente aislado.
Conceptos:
El calor (q) es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de cualquier cantidad de masa a otra temperatura dada. Se expresa en joule (J). La temperatura es una propiedad que determina si dos sistemas están en equilibrio térmico o no. Dos sistemas en equilibriotérmico entre sí tienen la misma temperatura, pero ésta será distinta si no existe ese equilibrio.
El trabajo (w) que se efectúa al mover objetos contra una fuerza es igual producto de la fuerza (F), por la distancia (d) que recorre el objeto y se expresa en J: w   = F Δ d, el trabajo de expansión se realiza con un cambio de volumen, ya que lo volumen de productos de la reacción es, en general, distinto alde las sustancias reaccionantes.
La energía (E) es la capacidad de producir cambios físicos o químicos y se expresa en J. La energía no se puede ver, tocar, oler o pesar.
La energía térmica es la energía asociada con el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas. En general, la energía térmica se puede calcular a partir de mediciones de temperatura.
Las funciones de estado sonpropiedades de un sistema que están determinadas por los estados inicial y final del sistema y no por la manera como alcanzó el estado final; su valor es fijo cuando se especifican temperatura, presión, composición y forma física. Por ejemplo, la presión, el volumen, la temperatura, la energía y la entalpía, son funciones de estado. 
Un proceso endotérmico es aquel en el que el sistema absorbe calordel entorno. Ejemplo:
Energía + 2 HgO (s) → 2 Hg (l) + O2 (g) 
Un proceso exotérmico es aquel en el que el sistema libera calor al entorno. Ejemplo:
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + energía 
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La ley de la conservación de la energía o primera ley de la termodinámica establece que todas las formas de energía pueden intercambiarse, pero no se pueden destruir ni crear,por lo cual la energía total del universo permanece constante. Cualquier energía que un sistema pierda deberá ser ganada por el entorno y viceversa.
La energía total de un sistema o energía interna es una función de estado que se define como la suma de todas las energías cinéticas y potenciales de sus partes componentes.
El cambio de energía interna (ΔE) es la diferencia entre la energíainterna del sistema al término de un proceso y la que tenía al principio. En una reacción química el estado inicial se refiere a los reactivos y el estado final a los productos.
ΔE = Efinal – Einicial o ∑ΔE = Eproductos – Ereactivos
Cuando Efinal > Einicial, el valor de ∑ΔE es positivo, indicando que el sistema ganó energía de su entorno. Se obtiene un ΔE negativo cuando Efinal  0: se transfierecalor del entorno al sistema
q < 0: se transfiere calor del sistema al entorno
 
q > 0 y w > 0: ΔE > 0
q > 0 y w < 0: el signo de ΔE depende de las magnitudes de q y w
 
q < 0 y w > 0: el signo de ΔE depende de las magnitudes de q y w
 
q < 0 y w < 0: ΔE < 0
Convención de signo para w
w > 0: el entorno efectúa trabajo sobre el sistema
w < 0: el sistema efectúa trabajo sobre el...