termodinámica 3º medios

7/23/2019 Termodinmica 3 Medios

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TERMODINAMICATERMODINAMICA

Conocer conceptos bsicos deConocer conceptos bsicos determodinmica.termodinmica.

Comprender los factores energticosComprender los factores energticosasociados a las transformaciones enasociados a las transformaciones ensistemas fsicos y biolgicos.sistemas fsicos y biolgicos.

Relacionar las estructuras de lasRelacionar las estructuras de las

molculas con los cambios energticosmolculas con los cambios energticosasociados a las transformaciones.asociados a las transformaciones.


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CONCEPTOS BASICOS DECONCEPTOS BASICOS DETT

SISTEM !SISTEM !lo "ue se desea estudiarlo "ue se desea estudiar

E#T$R#$ !E#T$R#$ !%ona en la "ue se%ona en la "ue se

produce el intercambio de alg&nproduce el intercambio de alg&natributo con el sistema.atributo con el sistema.

'IMITE !'IMITE !separacin real oseparacin real oimaginaria con su entorno.imaginaria con su entorno.

(ni)erso !(ni)erso !con*unto de sistema ycon*unto de sistema yentorno de una in)estigacin.entorno de una in)estigacin.


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SISTEMASSISTEMAS

+IERT$ !+IERT$ !intercambio de materia y deintercambio de materia y deenerga.energa.

CERR,$ !CERR,$ !intercambio de energa y no deintercambio de energa y no de

materia.materia. IS',$ !IS',$ !no e-iste intercambio deno e-iste intercambio de

materia ni de energa.materia ni de energa.

RI+'ES ,E EST,$ !RI+'ES ,E EST,$ !con*unto decon*unto decaractersticas obser)ables "uecaractersticas obser)ables "uedeterminarn el estado inicial y /nal de undeterminarn el estado inicial y /nal de unsistema.sistema.


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00Est ! EstEst ! Estff 1 Est1 Estii

EC(CI$# ,E EST,$EC(CI$# ,E EST,$! la relacin! la relacinentre las )ariables de estado.entre las )ariables de estado.

PV = n * R * TPV = n * R * T 2(#CI$# ,E EST,$2(#CI$# ,E EST,$! con*unto de! con*unto delas )ariables de estado.las )ariables de estado.


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ESTUDIAR UNESTUDIAR UNFENOMENOFENOMENO

Cules son las )ariables "ue loCules son las )ariables "ue locondicionan.condicionan.

3u )ariables se pueden estudiar.3u )ariables se pueden estudiar.

Cmo se miden las )ariables.Cmo se miden las )ariables.

Cmo in4uyen el entorno sobre elCmo in4uyen el entorno sobre elsistema.sistema.

3u )enta*as y des)enta*as 5ay al usar3u )enta*as y des)enta*as 5ay al usarun sistema abierto6 cerrado o aislado.un sistema abierto6 cerrado o aislado.


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APLICACIONES DE T

Industria como or E!"#mo$imi%nto d% &os transort%"' (idro%&)ctrica F% +

Cam,ios %n nu%stro (o-ar E!"#com,usti.n o &a %n%r-/a %&)ctrica%n %n%r-/a &um/nica o ca&.rica"

Cam,ios M%ta,.&icos0 %n nu%stroor-anismo ara o,t%n%r %n%r-/a1ti& d% &os a&im%ntos"


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LA ENER2IA CALORICA

E& ca&or %s un tio d% %n%r-/a 3u% 4u5% d%sd% un cu%ro3u% os%% ma5or t%m%ratura a uno d% m%nort%m%ratura" E!" # (i%&o %n una 6u%nt% con a-uaca&i%nt%0 %& (i%&o a,sor,% %& ca&or &i,%rado or %& a-ua"

E& ca&or s% transmit% d% un cu%ro a otro (asta a&can7arun %3ui&i,rio t)rmico" La trans6ormaci.n d% ca&or u%d%s%r#

CONDUCCION#Las mo&)cu&as %n contacto con una6u%nt% ca&.rica0 aum%nta su %n%r-/a cin)tica0incr%m%ntando &a 6r%cu%ncia d% &os c(o3u%s0 &as 3u% asu $%7 o,ti%n%n ma5or %n%r-/a0 aum%ntando &at%m%ratura s%ccion%s d% o,!%tos 3u% no %st8n %ncontacto dir%cto con &a 6u%nt% d% ca&or"


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LA ENER2IA CALORICA

CONVECCION # &os mo$imi%ntos mo&%cu&ar%s d% &os&/3uidos 5 -as%s0 cuando aum%ntan o disminu5%n su%n%r-/a ca&.rica &o (ac%n or mo$imi%ntos asc%nd%nt%s od%sc%nd%nt%" Las sustancias ad3ui%r%n ma5or cantidad d%ca&or disminu5%n su d%nsidad 5 or &o tanto asci%nd%n0 5 a

su $%7 cuando disminu5%n su %n%r-/a ca&.rica aum%ntan sud%nsidad 5 d%sci%nd%n" E!# air% acondicionado"

RADIACION #&a %n%r-/a ca&.rica s% transmit% %n6orma d% ondas" E& ca&or s% mani9%sta cuando &as ondas d%ca&or son a,sor,idas or a&-una sustancia"

E!" ca&%ntami%nto d% &a ti%rra" Los cu%ros son ,u%nos radiador%s si a,sor,%n % irradianca&or con 6aci&idad"

: = cantidad d% ca&or : = m * c% * ;t m = masa c% = ca&or %s%c/9co


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E>- * >0?@ < - * c * '? +

: = ! : > %& cu%ro a,sor,% ca&or

: G > %& cu%ro %st8 &i,%rando ca&or


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CALOR H ENER2IA

La %n%r-/a int%rna''UU )) r%r%s%nta &a sumad% todas &as 6ormas d% %n%r-/as 3u% %ist%n%n un sist%ma"

U = q + w q = calor y w = trabajoq = calor y w = trabajo

Sist%maSist%ma I tra,a!otra,a!o '' acci.n 3u% modi9ca %& sist%mamismo

o sus a&r%d%dor%s+

entornoentorno

Sistema fca&orca&or's% transmit% durant% un roc%so %n %&

cua& (a5 di6 t %ntr% %& sist%ma 5 a&r%d%dor+


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PRIMER PRINCIPIO DE LA T

Cons%r$aci.n d% &a %n%r-/aJ %sta,&%c% 3u% &acantidad d% %n%r-/a %n %& uni$%rso %s constant% 5or &o tanto %ist%n trans6ormacion%s d% %&&as0 %rono cr%aci.n ni d%strucci.n d% &a %n%r-/a"

En r%accion%s 3cas %n 3u% %ist%n cam,ios d%%n%r-/a ar%cia,&%s0 u%d%n ocurrir dos situacion%s#

Si s% &i,%ra %n%r-/a a& roducirs% &a r 3ca0 %ntonc%s&a r %s d% tio EKER2ONICA"

R P + E E = E2 - E1 E1 E2 E < 0


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REACCION ENDER2ONICA

Si se )eri/ca "ue la reaccin6Si se )eri/ca "ue la reaccin6absorbe energa. En este caso laabsorbe energa. En este caso ladiferencia de energa es mayor "uediferencia de energa es mayor "ue

cero.cero.

R BR BE P E = E

2

- E1

E1 E2 E > 0


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TERMO:UIMICA

E& %studio d% &as $ariacion%s d% %n%r-/a 3u%acomaan a &as r%accion%s 3u/micas"

Rama d% &a 3ca d% -ran imortancia0 no so&oor &a %n%r-/a 3u% s% u%da t%n%r a artir d%

una r 3ca0 sino or 3u% s% u%d% o,t%n%rin6ormaci.n so,r% &as %structuras d% &asmo&)cu&as 5 si &as sustancias a& r%accionar&i,%ran o a,sor,an %n%r-/a ca&.rica"

Los roc%sos 3u% ocurr%n %n sist%mas

c%rrados0 dond% &a r%si.n ' = ct% +0 dond%%& %ntorno roorciona 3 5 %& sist%mar%sond% (aci%ndo un "


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ENTALPIA ' +

U = 3P = P * ;V

Com,inando %stas %cuacion%s#

U = 3

P 'P * ;V +

3P = U Q 'P * ;V + = ; Nu%$a 6unci.n d% %stado %nta&/a 0

corr%sond% a& ca&or int%rcam,iado %ntr% %&

sist%ma 5 %& %ntorno cuando &a r%si.n %sconstant%" Si%mr% 3u% %ist% una r 3ca (a5 un

int%rcam,io d% %n%r-/a con %& m%dio am,i%nt%"


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2RAFICOS DE ENTALPIA2RAFICOS DE ENTALPIA


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PROCESO EKOTERMICOPROCESO EKOTERMICO

En un proceso e-otrmico la energaEn un proceso e-otrmico la energade los reactantes es mayor "ue la dede los reactantes es mayor "ue la delos productos6 por lo "ue se liberalos productos6 por lo "ue se libera

energa al entorno.energa al entorno. SiSi ;; G > G >6 el sistema libera calor6 el6 el sistema libera calor6 el

proceso esproceso es E$TERMIC$E$TERMIC$..


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PROCESO ENDOTERMICOPROCESO ENDOTERMICO

En un proceso endotrmico laEn un proceso endotrmico laenerga de los reactantes es menorenerga de los reactantes es menor"ue la de los productos6 por lo "ue se"ue la de los productos6 por lo "ue se

absorbe energa del entorno.absorbe energa del entorno. SiSi 00D 9D 96 el sistema absorbe calor66 el sistema absorbe calor6

el proceso esel proceso es E#,$TERMIC$E#,$TERMIC$..


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ECUACIONESECUACIONESTERMO:UIMICASTERMO:UIMICAS

Indican las relaciones entre las masas deIndican las relaciones entre las masas delas sustancias y los cambios de D "uelas sustancias y los cambios de D "ueacompaFan al proceso6 en condicionesacompaFan al proceso6 en condiciones

determinadas de presin y temperatura.determinadas de presin y temperatura.s a 8 atm y G:; C la ecuacinHs a 8 atm y G:; C la ecuacinH

##GIgJB < DG IgJ 2 NH3(g) 00D! 1 GG69 calD! 1 GG69 cal

'a r- indica "ue en estas condiciones6 8'a r- indica "ue en estas condiciones6 8

mol demol de ##GgJ r- con < moles de DG IgJformando G moles de NH3 (g).El cambio de Hque acompaa esta rx es de -22,0 cal.


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ENTALPIAS DE ENLACEENTALPIAS DE ENLACE

Es la )ariacin de D "ue tiene lugarEs la )ariacin de D "ue tiene lugarcuando6 en estado gaseoso y encuando6 en estado gaseoso y encondiciones estndar6 un mol decondiciones estndar6 un mol de

molculas se disocia en sus tomos.molculas se disocia en sus tomos. Se puede calcular la )ariacin de la DSe puede calcular la )ariacin de la D

de una r- "ca6 considerando estade una r- "ca6 considerando esta

como un proceso en el "ue se rompencomo un proceso en el "ue se rompenciertos enlaces y se forman otrosciertos enlaces y se forman otrosnue)os.nue)os.


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CALCULO DE VARIACION DECALCULO DE VARIACION DE

Establecer la ecuacin "ca balanceada para la r- "ue se estudia.Establecer la ecuacin "ca balanceada para la r- "ue se estudia. Escribir las frmulas estructurales para los reactantes y losEscribir las frmulas estructurales para los reactantes y los

productos de la r-.productos de la r-. Identi/car los enlaces "ue se rompen en los reactantes.Identi/car los enlaces "ue se rompen en los reactantes. Identi/car los enlaces "ue se forman en los productos.Identi/car los enlaces "ue se forman en los productos.

Dacer el clculo correspondiente al balance energtico6 seg&nHDacer el clculo correspondiente al balance energtico6 seg&nH 00DD r; ! K energa enlaces rotos B K energa enlaces formados; ! K energa enlaces rotos B K energa enlaces formados Se debe tener en cuenta "ue al formar un enlace se liberaSe debe tener en cuenta "ue al formar un enlace se libera

energa y el )alor es negati)oL cuando se rompe el mismo enlace6energa y el )alor es negati)oL cuando se rompe el mismo enlace6se absorbe la misma energa6 luego el )alor ser positi)ose absorbe la misma energa6 luego el )alor ser positi)o ..

or e*Hor e*H Ruptura de enlaceRuptura de enlace C N C B


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E


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ENTALPIA ESTANDAR

Se llama estado normal o estndarSe llama estado normal o estndarde un elemento a la forma fsica msde un elemento a la forma fsica msestable a 8 atm de presin y G:;C deestable a 8 atm de presin y G:;C de

temperatura. este )alor se letemperatura. este )alor se leasigna el )alor de entalpa 9.asigna el )alor de entalpa 9. 00DD$.


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ENTALPIA ESTANDAR DEFORMACION

Cantidad d% %n%r-/a a,sor,ida o &i,%rada 3u% r%su&tad% &a 6ormaci.n d% mo& d% comu%sto a artir d%sus %&%m%ntos %ncondicion%scondicion%s%st8ndar%st8ndar""

E*HE*H

G CG C '-+ Q R '-+ CGDO IgJ 0D f ;!:G6< Q*@mol CIgJ B $G IgJ C$R'-+ 0D f ;! 1


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ENTALPIA ESTANDARDEFORMACIN

Es la )ariacin de entalpa de una reaccinEs la )ariacin de entalpa de una reaccin"ue se efect&a en estado estndar. ara"ue se efect&a en estado estndar. arauna reaccin general comoHuna reaccin general comoH

aa B b + B b + c C B d ,c C B d ,00DD r;est dada porH

00DD r; !K n; 6 B'rodc+ K m; 6 B'r%act+

00DD r;!c; 6B ' C +Q d; 6 B ' D +a; 6 B ' A +Q ,; 6 B ' B +


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ENTALPIA ESTANDAR DECOMBUSTION

Es la )ariacin de D "ue se producecuando se "uema 8 mol de sustancia encondiciones estndar. Todas las D de

combustin son negati)as. Cada una de las D estudiadas tienen

tablas de D respecti)as para cadareaccin.


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LEH DE ESS

Esta,&%c% 3u% &a $ariaci.n d% Esta,&%c% 3u% &a $ariaci.n d% d% una r%acci.n 3ca0 cuando &osd% una r%acci.n 3ca0 cuando &osr%acti$os s% trans6orman %nr%acti$os s% trans6orman %n

roductos0 %s ind%%ndi%nt% d%roductos0 %s ind%%ndi%nt% d%c.mo s% rodu7ca &a r%acci.n0 %sc.mo s% rodu7ca &a r%acci.n0 %sd%cir0 no $ar/a si s% r%a&i7a %nd%cir0 no $ar/a si s% r%a&i7a %n

una %taa o %n $arias"una %taa o %n $arias"


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E


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ENTROPIA 'S+

Mide el grado de desorden de un sistema aMide el grado de desorden de un sistema ani)el atmico.L depende de factores comoni)el atmico.L depende de factores comoel n&mero de partculas o el estado fsicoel n&mero de partculas o el estado fsicode la sustancias6 por lo "ue es una funcinde la sustancias6 por lo "ue es una funcinde estado e-tensi)a.de estado e-tensi)a.

'a S aumenta a medida "ue el sistema se'a S aumenta a medida "ue el sistema sedesordena y disminuye cuando aumenta eldesordena y disminuye cuando aumenta elorden.orden.

E* H la disolucin de un slido en un l"uido6E* H la disolucin de un slido en un l"uido6la me%cla de gases6 las reacciones "cas enla me%cla de gases6 las reacciones "cas enla "ue aumenta el n&mero de moles.la "ue aumenta el n&mero de moles.


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SE2UNDO PRINCIPIO DE LAT

'a S del uni)erso aumenta en un proceso'a S del uni)erso aumenta en un procesoespontneo6 es decir6 e)olucionaespontneo6 es decir6 e)olucionaespontneamente para alcan%ar un estadoespontneamente para alcan%ar un estado

/nal de m-ima S./nal de m-ima S. 0S uni)erso! 0S sistema B 0S entorno 9

Si el proceso es re)ersible6 el segundoSi el proceso es re)ersible6 el segundoprincipio se enuncia comoH la S del uni)ersoprincipio se enuncia comoH la S del uni)erso

permanece constante y la e-presin esHpermanece constante y la e-presin esH

0S uni)erso! 0S sistema B 0S entorno ! 9


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ENTROPIA ESTANDAR DEREACCIN

Se determina el )alor deSe determina el )alor de 0S uni)ersoconociendo el 0S sistema y0S entorno

ara obtener 0S sistema se calcula laenerga estndar de reaccin6 siendola e-presin matemticaH

0S r; !K n;S B'rodc+ K m;S B'r%act+ Dond% n 5 m son &os co%9ci%nt%

%st%3uiom)tricos d% &a r


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EN UNA REACCION S% roduc% ma5or cantidad d% mo&)cu&as 3u% &as 3u% s%S% roduc% ma5or cantidad d% mo&)cu&as 3u% &as 3u% s%

consum%nJconsum%nJ ;;S %s ositi$o"S %s ositi$o" Si %& n1m%ro tota& d% mo&)cu&as disminu5%JSi %& n1m%ro tota& d% mo&)cu&as disminu5%J ;;S %sS %s

n%-ati$o"n%-ati$o" Si no %ist% cam,io %n %& n1m%ro d% mo&)cu&as0 %& $a&orSi no %ist% cam,io %n %& n1m%ro d% mo&)cu&as0 %& $a&or

d%d% ;;S %s mu5 %3u%o 5 u%d% s%r ositi$o o n%-ati$o"S %s mu5 %3u%o 5 u%d% s%r ositi$o o n%-ati$o" En un roc%so r%$%rsi,&% a r%si.n 5 t constant%0En un roc%so r%$%rsi,&% a r%si.n 5 t constant%0 ;;S%ntorno%s# ;;SS %ntorno= ;; %ntorno 5 como 0 ;; %ntorno = ;; sist%ma T ;;SS %ntorno= ;; %ntorno 5 como 0 ;; %ntorno = ;; sist%ma

TEntonc%s ;; sist%ma sist%ma

T

;;SS %ntorno=


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REPRESENTACION 2RAFICADEL AUMENTO DE S

0S uni)erso! 0S sistema B 0S entorno 9


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0S uni)erso! 0S sistema B 0S entorno 9


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0S uni)erso! 0S sistema B 0S entorno ! 9


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ENER2IA LIBRE DE 2IBBS' 2 +

S%-1n %& s%-undo rinciio d% &a T0 ara sa,%rsi un roc%so %s %sont8n%o0 s% d%,% conoc%r%&;S sist%ma 5 %& ;S %ntorno 0 %sdi6/ci& ca&cu&ar %&;S %ntorno 5 &o 3u% int%r%sa -%n%ra&m%nt%

conoc%r %s %& ;S sist%ma J ara %&&o0 s% %sta,&%c%una nu%$a ma-nitud T &&amada %n%r-/a &i,r%d% 2i,,s cu5a %r%si.n %s#

2 = TSLa 2 %s una 6unci.n d% %stado %t%nsi$a 3u%

d%t%rmina si una r 3ca %s %sont8n%a o no" A%sta contri,u5%n tanto &a como &a S"


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VARIACION DE LA LIBRE HESPONTANEIDAD

La $ariaci.n d% %n%r-/a &i,r% ' ;2 + ara unroc%so a r%si.n constant% 5 t constant%0%s#

;2 = ; T ;S

Para 3u% %& roc%so s% r%a&ic%0 ;2 G >" D%acu%rdo a %sto#

Si ;2 G >0 &a r %s %sont8n%a

Si ;2 = >0 &a r %sta %n %3ui&i,rio

Si ;2 >0 &a r %s no %sont8n%a" S% d%,%%ntr%-ar %n%r-/a d%& %t%rior ara 3u% s%r%a&ic%"


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POSIBILIDADES PARA LAPOSIBILIDADES PARA LARELACIONRELACION ;2 = ; T ;S

00DD 00SS 00 TT Tipo deTipo deprocesoproceso

9 9 9 9 9 9 cual"uier cual"uiert;t;

SiempreSiempreespontneoespontneo

9 9 9 9 9 9 Si t; es ba*aSi t; es ba*a

espontneoespontneo 9 9 9 9 9 9 Si t; es altaSi t; es alta #o#o

espontneoespontneo

9 9 9 9 9 9 Si t; es ba*aSi t; es ba*a #o#oespontneoespontneo

9 9 9 9 9 9 Si t; es altaSi t; es alta espontneoespontneo

9 9 9 9 9 9 cual"uier cual"uiert;t;

#unca#uncaespontneoespontneo

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