Termodinamica

Resumen conceptual PEP 2 Termodinámica
En la termodinámica de reacciones químicas y en los procesos no cíclicos son útiles cuatro cantidades llamadas "potenciales termodinámicos". Estos son la energía interna, la entalpía, la energía libre de Helmholtz y la energía libre de Gibbs.
Entalpía (del prefijo en y del griego "enthalpos" ενθαλπος calentar) es una magnitud termodinámica, simbolizadacon la letra H, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
Esta dado por las ecuaciones H = U + PV y Q = ΔU + PΔV puesto que en este caso Q=ΔH
Los cuatro potenciales termodinámicos, están relacionados entre sí, mediante los términos de "energía delmedio ambiente" TS, y "trabajo de expansión" PV.
Energía Interna (U): La energía interna se define como la energía asociada con el movimiento aleatorio y desordenado de las moléculas. Energía libre de Helmhotz (F): Es una magnitud extensiva del sistema, función de estado termodinámico, por tanto, no depende
del proceso sufrido, sino del estadofinal e inicial del sistema. Es la cantidad de energía que tenemos que poner para crear un sistema, una vez que ya se ha efectuado la transferencia espontánea de energía del medio ambiente.
Energía libre de Gibbs: En termodinámica, la energía libre de Gibbs (o entalpía libre) es un potencial termodinámico, es decir, una función de estado extensiva con unidades de energía, que da la condición deequilibrio y de espontaneidad para una reacción química
(a presión y temperatura constantes).
Entropía: En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que, mediante cálculo, permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. La palabra entropía procede del griego (ἐντροπία) y significa evolución o transformación.

Primera ley de latermodinámica: “La energía no se crea ni se destruye, solo se conserva”
dU = dQ−dW o U= Q-W

Segunda ley de la termodinámica: afirma que los procesos ocurren en cierta dirección y que la energía tiene calidad así como cantidad.
Como para procesos reversibles dW = P dV; dQ = T dS tenemos que la ecuación de Gibbs o la Primera y Segunda Leyes combinadas es dU = T dS −P dV o en función de laentalpia tenemos dh = T ds+vdP.


Relaciones de Maxwell: brindan un medio para determinar el cambio de entalpía que no es posible medir directamente, a partir de la medición de los cambios en las propiedades P, v y T.











Proceso Isentropico: llamamos al concepto de un proceso adiabático reversible, con una entropía constante.
P2V2 γ/P1V1y= exp(∆s/cv).

En termodinámica sedesigna como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isentrópico porque la entropía del fluido que forma el sistema permanece constante.

¿Es posible transformar 100% calor en 100% trabajo?
La respuesta es en un caso Si y en otrocaso NO.
Para una expansión isotérmica los cambios son:
1. El reservorio cede calor Q.
2. El sistema hace trabajo W (de la misma magnitud de Q)
3. El sistema cambia su volumen y su presión.
4. El sistema cambia su entropía (se incrementa en Q/T).
Como puede verse el calor se transformó en 100% trabajo.
Lo que NO es posible es hacer que el calor se transforme 100% en trabajo en un CICLOdonde el sistema regresa a sus condiciones iniciales. En el enunciado de Kelvin-Plank nos dice que es imposible para cualquier dispositivo que funcione en un ciclo, recibir calor de un solo depósito o reservorio y producir una cantidad neta de trabajo. Es decir se requiere de un reservorio más para completar el ciclo y restaurar el sistema a sus condiciones iniciales. De tal forma que no todo el...