termodinamica

Química General e Inorgánica
Clases 5 y 6
25 y 27 de marzo de 2013
Prof. Dr. Pablo Evelson

Energía

Introducción a la
Termodinámica

Procesos más frecuentes de conversión de energía

Tipos de energía:
Energía potencial
Ep= mgh

Energía
nuclear

•Energía cinética

Resistencia eléctrica

Altura, h

•Energía solar
•Energía térmica

Máquina
de vapor

Energía
químicaCombustión

Energía
térmica
Fricción

Lámpara
eléctrica

Generador

Energía
mecánica

Energía
eléctrica
Motor

Luz
Célula
fotovoltaica

•Energía química
Masa, m

Pila, celda electrolítica

•Energía potencial
Energía potencial = 0

Tipos de energía química
Tipo
Enlace químico

Uniones entre átomos.

Niveles de energía electrónica

Moléculas después deabsorber radiación
visible.

Niveles de energía

Moléculas excitadas térmicamente o
después de absorber radiación.

Presión osmótica

Diferencias de concentración separadas
por una membrana.

Energía electroquímica

Energía

Ejemplos

Elementos capaces de transferir
electrones.

Capacidad para realizar trabajo o suministrar calor.

Unidades SI: Joule (J)

1

Termodinámica(Del griego: calor y potencia)

Entorno

•Estudia la energía, el calor, el trabajo y los cambios que ellos
producen en los estados de los sistemas.
•Esta área de estudio se inició durante la Revolución Industrial
cuando se intentó maximizar el rendimiento de las máquinas de
vapor.

Sistema

•Se examinarán las relaciones entre las reacciones químicas y
los cambios de energía.

Unsistema es la
porción del universo
aislada para su
estudio.
El sistema más el
entorno conforman
el universo.

Energía

Tipos de sistemas

Los sistemas se
clasifican de acuerdo
a la capacidad de
intercambiar materia y
energía.

Propiedades de los sistemas
• Los estudios se realizan sobre distintos sistemas
para medir sus propiedades.
• Se clasifican en: -Extensivas
-Intensivas.Materia

Energía

Sistema
abierto

Energía

Energía

Sistema
cerrado

Sistema
aislado

• Un sistema termodinámico en un estado de equilibrio
dado tendrá un valor particular para cada propiedad
termodinámica.

Funciones de estado

Funciones de estado

Energía interna, U

Energía

2

Energía interna
Traslacional

•La energía total de un sistema es la suma de todaslas
energías de sus partes componentes y se denomina energía
interna.

Rotacional

•Se representa con la letra U.
Vibracional

•No se puede determinar la energía exacta de un sistema,
pero si se puede medir el cambio de energía interna que
acompaña un proceso.
U = Ufinal - Uinicial

Electrostática
(Fuerzas intermoleculares)

Calor

Energía interna, U

H2(g), O2(g)
Altatemperatura

U < 0

-Energía cinética
traslacional.
-Rotación molecular.
-Vibración de los enlaces.
-Fuerzas
intermoleculares.
-Energía de los enlaces.
-Electrones.

U > 0

Baja
temperatura

q = C T

Energía
como calor

El calor es una manera de
transferir energía que se
traduce en un aumento de la
temperatura del sistema.
H2O(g)

2 H2 (g) + O2 (g)  H2O (l)Capacidad calorífica
Es la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura del sistema un grado centígrado.
Unidades: J / °

Calor específico
Es la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de un gramo de sustancia un grado
centígrado.
Unidades: J / ° g

Sistema

Entorno

Procesos endotérmicos y exotérmicos

Durante un proceso
exotérmico fluye calor
desde elsistema hacia
el entorno.

2 Al(s) + Fe2O3(s)  Al2O3(s) +2 Fe(l)

3

Procesos endotérmicos y exotérmicos

Trabajo

Durante un proceso
endotérmico fluye calor
desde el entorno hacia
el sistema.

2 NH4SCN(s) + Ba(OH)2(s)  Ba(SCN)2(s) + 2 NH3(l) + 2 H2O(l)

Convención de signos

Trabajo de expansión

Presión
externa

V
Cambio en
el volumen

Área
transversal

•El...