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TERMODINÁMICTERMODINÁMICAA
SISTEMAS TERMODINÁMICOS
ALREDEDORES
SISTEMAS TERMODINÁMICOS
ALREDEDORES ALREDEDORES
SISTEMAS TERMODINÁMICOS
FASES: Partes de composición uniforme
•HOMOGÉNEOS•HETEROGÉNEOS
Se describen mediante FUNCIONES DE ESTADO
Sus valores sólo dependen del estado del sistema, no del camino seguido hasta alcanzarlo. Su variación sólo depende del estado final e inicial del sistema, no de la forma en la que se ha producido la variación.Ej: GASES: P, V, T
Se relacionan entre sí mediante ECUACIONES DE ESTADO:
P·V = n·R·T
SISTEMAS TERMODINÁMICOS
ESTADO DE EQUILIBRIO
Aquel en el que no hay variación de:
• TEMPERATURA: La misma en el Sistema y los Alrededores• COMPOSICIÓN: Ausencia de reacciones netas• PROPIEDADES MECÁNICAS: Sin movimiento macroscópico
TRANSFORMACIONES
Reversibles: Suceden a través de estados de equilibrio continuos (Muy lentamente)
Irreversibles: No hay equilibrio durante la transformación
ADIABÁTICAS: Q cte.ISOTÉRMICAS: T cte.ISÓBARAS: P cte.ISÓCORAS: V cte.
ENERGÍA INTERNAENERGÍA INTERNA
SISTEMAS MATERIALES
ENERGÍA INTERNA
E. CINÉTICA TEMPERATURA
E. POTENCIALENLACES
Un sistema intercambia energía a través de dos mecanismos:
TRABAJO (W): Intercambio de Energía Mecánica (Cinética o Potencial)
CALOR (Q) : Intercambio entre objetos a diferente Temperatura
TRABAJO DE EXPANSIÓN DE UN GAS
VPePsi
dVPW
drAPdrFW
EX
V
VEX
EXEX
·W constantes
2
1
2
1
2
1
-FEX es la fuerza opuesta a la externa
W= -P·V
TRABAJO DE EXPANSIÓN DE UN GAS
El trabajo NO es función de estado. Su valor depende de cómo se realice la transformación.
En una gráfica P/V el trabajo es igual al área comprendida entre la gráfica y el eje X
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
En cualquier proceso la energía total se conserva
SISTEMAENERGÍA INTERNA
+Q -Q
-W
+W
E = Q + W
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
E = Q + W
ΔE = QV ΔE +PΔV = QP
Si V= constante, no dejamos al sistema hacer trabajo. Su energía interna sólo varía si intercambia calor
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
•Si el proceso es a V constante W=0 . E = QV
•Si es a P constante el calor intercambiado es distinto y se denomina variación de ENTALPÍA H = QP
E = Q + W
E Qv
W
H=QP
ESTADO 1
ESTADO 2
E
La Entalpía (calor intercambiado en un proceso que transcurre a P constante) es muy usada en química porque la mayoría de las reacciones se hacen a P constante en recipientes abiertos a la atmósfera.
ENTALPÍA ESTANDAR DE FORMACIÓNENTALPÍA ESTANDAR DE FORMACIÓNEs la variación de entalpía de la reacción de formación de una sustancia a partir de sus elementos en condiciones estándar.
0fH
Por convenio los elementos en su estado natural más estable en condiciones estándar (25 ºC, 1 atm) tienen entalpía estándar de formación cero.
ENTALPÍA ESTANDAR DE FORMACIÓNENTALPÍA ESTANDAR DE FORMACIÓN
Para cualquier reacción se cumple:
IGUALACIÓN DE TEMPERATURAS REACCIONES QUÍMICAS
2H2 + O2 2 H2O
DIFUSIÓN DE GASES DISOLUCIÓN DE CRISTALES
SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPÍA
PROCESO ESPONTÁNEOS: SON AQUELLOS QUE SIEMPRE TRANSCURREN ENTRANSCURREN SIEMPRE EN LA MISMA DIRECCIÓN
TT1 T2
ESTOS PROCESOS SON PROCESOS IRREVERSIBLES: TIENEN EN COMÚN QUE TRANSCURREN CON UN AUMENTO DE DESORDEN MOLECULAR DEL SISTEMA O DE LOS ALREDEDORES
A nivel molecular se pueden calcular entalpía absolutas mediante la
ECUACIÓN DE BOLTZMANN
Donde es el número de estados microscópicos compatibles con el estado macroscópico del sistema. Cuanto mayor es el desorden hay un mayor número de microestados posibles.
SEGUNDO PRINCIPIO: ENTROPÍA
lnAN
RS
ENTROPÍA: S (J/K)
FUNCIÓN DE ESTADO QUE CUANTIFICA EL DESORDEN INTERNO DE UN SISTEMA
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
NO ES POSIBLE CONSTRUIR UN PERPETUUM MOBILE DE SEGUNDA ESPECIE
MÁQUINAS TÉRMICAS
TF
TC
Q2
Q1
W
Dispositivos que transforman calor en trabajo
Para que haya transferencia de calor debe haber un foco caliente y uno frío, por tanto:
ES IMPOSIBLE CONSTRUIR UNA MÁQUINA QUE TRANSFORME
ÍNTEGRAMENTE CALOR EN TRABAJO