Termodinámica Química
Páginas: 69 (17082 palabras)
Publicado: 15 de febrero de 2013
Termodinámica química
E S Q U E M A D E L A U N I D A D
1. La energía y las reacciones químicas
páginas 139/140
1.1. El sistema termodinámico
páginas 139/140
1.2. Proceso termodinámico
página 140
2. Calor y trabajo en un proceso
páginas 141/143 2.1. Intercambio de calor en un proceso
página 141
4.1. Relación entre U y H
página 145
3. Primer principio de la termodinámicapágina 144
4.2. Ecuación termoquímica. Diagramas entálpicos
página 146
2.2. Intercambio de trabajo en un proceso
páginas 142/143
4. La entalpía
páginas 145/153
4.3. Determinación experimental de la H de un proceso
página 147
4.4. Ley de Hess
páginas 148/149
5. Aplicaciones energéticas de las reacciones químicas
páginas 154/157 5.1. Los combustibles
página 154
4.5. Entalpíade formación estándar
página 150
4.6. Entalpía de procesos específicos
páginas 151/152
5.2. Problemas ambientales relacionados con la combustión
página 155
4.7. Entalpía de enlace
páginas 152/153
6. Segundo principio de la termodinámica
páginas 158/160
5.3. Dispositivos que generan frío y calor
página 156
6.1. Insuficiencia del primer principio para determinar laespontaneidad de un proceso
página 158
5.4. Valor energético de los alimentos
páginas 156/157
6.2. Concepto de entropía
página 159
7. Tercer principio de la termodinámica
páginas 161/162 7.1. Variación de entropía en un proceso
páginas 161/162
6.3. La entropía y el segundo principio de la termodinámica
página 160
8. La energía libre y la espontaneidad de los procesos
páginas 163/1658.1. Cálculo de G de los procesos
página 163
8.2. Evaluación de la espontaneidad de un proceso
páginas 164/165
4. Termodinámica química 71
SOLUCIONES
DE
LAS
ACTIVIDADES
DEL
LIBRO
DEL
ALUMNO
Cuestiones previas (página 138)
1. ¿Hay desprendimiento de energía siempre que se produce una reacción química? No siempre hay desprendimiento de energía; en ocasiones espreciso aportar energía para que se produzca una reacción. 2. ¿Puede un sistema realizar trabajo si no se le suministra calor? Sí; mientras tenga energía interna que se pueda transformar en trabajo. 3. ¿Por qué se utilizan unos combustibles y no otros? Se utilizan unos combustibles y no otros por su capacidad calorífica, por su facilidad de obtención, por la distinta contaminación que producen,etcétera. 4. ¿El que una reacción química sea espontánea significa que se produce siempre? ¿Y el que una reacción química sea no espontánea quiere decir que no se produce en ningún caso? Una reacción química espontánea se puede producir en unas condiciones determinadas, pero puede suceder que su velocidad sea tan pequeña que resulte inapreciable. Una reacción química no espontánea no se produciríaen esas condiciones. 5. ¿Debe desprender calor una reacción química espontánea? No necesariamente. Una reacción que absorba calor puede ser espontánea si se produce un gran aumento del desorden del sistema. 6. ¿Concluye una reacción química cuando se alcanza el estado de equilibrio? Cuando se alcanza el estado de equilibrio, ya no hay reacción neta. La reacción se produce en la misma extensión dereactivos a productos que de productos a reactivos.
El volumen inicial es el del agua líquida: m V magua líquida Vi 18 mL 18 10 3 L
agua líquida
18 10
6
m3
El volumen final es el del vapor de agua a 200 °C. Suponiendo un gas ideal: nvapor RT pV nRT; Vf 38,8 L 38,8 10 3 m3 p Por consiguiente, W W p (Vf
3
Vi) 18 10 6) m3 3 928,6 J
101 300 Pa (38,8 10
Nótese que hemoscalculado el trabajo de expansión realizado por el gas; por tanto, será una energía perdida por el sistema y en las ecuaciones de la termodinámica debería ponerse con signo negativo, según el criterio general de energías definido por la IUPAC. 3 Calcula el trabajo de expansión que experimenta un sistema formado por 7 g de nitrógeno gaseoso, que se hallan inicialmente a 1 atm de presión y a una...
E S Q U E M A D E L A U N I D A D
1. La energía y las reacciones químicas
páginas 139/140
1.1. El sistema termodinámico
páginas 139/140
1.2. Proceso termodinámico
página 140
2. Calor y trabajo en un proceso
páginas 141/143 2.1. Intercambio de calor en un proceso
página 141
4.1. Relación entre U y H
página 145
3. Primer principio de la termodinámicapágina 144
4.2. Ecuación termoquímica. Diagramas entálpicos
página 146
2.2. Intercambio de trabajo en un proceso
páginas 142/143
4. La entalpía
páginas 145/153
4.3. Determinación experimental de la H de un proceso
página 147
4.4. Ley de Hess
páginas 148/149
5. Aplicaciones energéticas de las reacciones químicas
páginas 154/157 5.1. Los combustibles
página 154
4.5. Entalpíade formación estándar
página 150
4.6. Entalpía de procesos específicos
páginas 151/152
5.2. Problemas ambientales relacionados con la combustión
página 155
4.7. Entalpía de enlace
páginas 152/153
6. Segundo principio de la termodinámica
páginas 158/160
5.3. Dispositivos que generan frío y calor
página 156
6.1. Insuficiencia del primer principio para determinar laespontaneidad de un proceso
página 158
5.4. Valor energético de los alimentos
páginas 156/157
6.2. Concepto de entropía
página 159
7. Tercer principio de la termodinámica
páginas 161/162 7.1. Variación de entropía en un proceso
páginas 161/162
6.3. La entropía y el segundo principio de la termodinámica
página 160
8. La energía libre y la espontaneidad de los procesos
páginas 163/1658.1. Cálculo de G de los procesos
página 163
8.2. Evaluación de la espontaneidad de un proceso
páginas 164/165
4. Termodinámica química 71
SOLUCIONES
DE
LAS
ACTIVIDADES
DEL
LIBRO
DEL
ALUMNO
Cuestiones previas (página 138)
1. ¿Hay desprendimiento de energía siempre que se produce una reacción química? No siempre hay desprendimiento de energía; en ocasiones espreciso aportar energía para que se produzca una reacción. 2. ¿Puede un sistema realizar trabajo si no se le suministra calor? Sí; mientras tenga energía interna que se pueda transformar en trabajo. 3. ¿Por qué se utilizan unos combustibles y no otros? Se utilizan unos combustibles y no otros por su capacidad calorífica, por su facilidad de obtención, por la distinta contaminación que producen,etcétera. 4. ¿El que una reacción química sea espontánea significa que se produce siempre? ¿Y el que una reacción química sea no espontánea quiere decir que no se produce en ningún caso? Una reacción química espontánea se puede producir en unas condiciones determinadas, pero puede suceder que su velocidad sea tan pequeña que resulte inapreciable. Una reacción química no espontánea no se produciríaen esas condiciones. 5. ¿Debe desprender calor una reacción química espontánea? No necesariamente. Una reacción que absorba calor puede ser espontánea si se produce un gran aumento del desorden del sistema. 6. ¿Concluye una reacción química cuando se alcanza el estado de equilibrio? Cuando se alcanza el estado de equilibrio, ya no hay reacción neta. La reacción se produce en la misma extensión dereactivos a productos que de productos a reactivos.
El volumen inicial es el del agua líquida: m V magua líquida Vi 18 mL 18 10 3 L
agua líquida
18 10
6
m3
El volumen final es el del vapor de agua a 200 °C. Suponiendo un gas ideal: nvapor RT pV nRT; Vf 38,8 L 38,8 10 3 m3 p Por consiguiente, W W p (Vf
3
Vi) 18 10 6) m3 3 928,6 J
101 300 Pa (38,8 10
Nótese que hemoscalculado el trabajo de expansión realizado por el gas; por tanto, será una energía perdida por el sistema y en las ecuaciones de la termodinámica debería ponerse con signo negativo, según el criterio general de energías definido por la IUPAC. 3 Calcula el trabajo de expansión que experimenta un sistema formado por 7 g de nitrógeno gaseoso, que se hallan inicialmente a 1 atm de presión y a una...
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