Termodinamica

Publicado: abril 5, 2011 en Quimica

Termodinámica.

 

Desde el origen del universo, la materia y la energía han estado en constante transformación, siendo los artificiales de nuestra galaxia y, por ende, de nuestro mundo.

Se encarga de estudiar las relaciones y se producen entre el calor y otras formas de energía.

 

Sistemas termodinámicos.

 

Un sistema termodinámico es una parte de la materia, que se aisla, mediante limites reales o ficticios para su estudio.

 

Todo lo que rodea al sistema, pudiendo o no relacionarse con el, se llama entorno.

 

El conjunto del sistema con el entorno forma el universo.

 

Los sistemas termodinámicos pueden realizar intercambios de materia y energía con el entorno. Estos se clasifican en:

    • Sistemas Abiertos.
      • Intercambios de materia y energía, generalmente en forma de calor, con su entorno. Por ejemplo; una taza con agua caliente.
    • Sistemas Cerrados.
      • Intercambian Energía pero no la materia con el entorno. Por ejemplo; un termómetro.
    • Sistemas Aislados.
      • No intercambian materia ni energía con el entorno. Este es un sistema ideal que realmente no existe.
      •  

Variables termodinámicas y funciones de estado.

 

Variables termodinámicas.

 

Para descubrir el estado de un sistema termodinámico se emplea una serie de magnitudes macroscópicas observables y medibles llamados variables del estado como: presión, volumen, temperatura, masa o numero de moles.

 

Las variables de estado permiten que cualquier científico reconstruya las condiciones exactas de un sistema. Estas variables se clasifican en:

 

    • Variables extensivas.
      • Depende de la cantidad de materia y su valor no se puede definir en cualquier punto del sistema. Por ejemplo; masa, volumen y calor.
    • Variables intensivas.
      • Son independientes de la cantidad de materia y su valor se puede determinar en cualquier punto del sistema. Por ejemplo; densidad, temperatura y presión.

 

 

 

 

Tipos de procesos.

 

Isotérmico. Proceso que se lleva a cabo a temperatura constante

Isobárico. Proceso que se lleva a cabo a presión constante

Adiabático. Proceso en el cual no hay transferencia de calor pero si intercambio de trabajo entre el sistema y el entorno

 

Energía, Trabajo y Calor.

 

La energía se define como la capacidad de un sistema para producir un trabajo. Cualquier sistema químico, a una presión y temperatura determinada.

 

La energía interna es una propiedad caracterizada del estado en que se encuentra un sistema químico. Es una función de estado por que solo depende del estado inicial y final del sistema y es una variable extensiva ya que depende de la masa del sistema.

 

Entalpía

 

La entalpía (H) describe los cambios térmicos que se llevan a cabo a presión constante. Esta se calcula a partir del primer principio de la termodinámica (∆U = Q + W). En los procesos a presión constate es frecuente que, a medida que transcurre la reacción, exista un pequeño cambio de volumen, el que se expresa como W = -P x ∆V. Así, el primer principio de la termodinámica toma la forma de:

∆U = Qp – P * ∆V donde, Qp es el calor a presión constante.

 

Por lo que, para el calor intercambiado en estas condiciones se cumple

 

Qp = (U2 + P * V2) – (U1 + P * V1)

 

La variación de entalpía (∆H) es igual a la diferencia entre la entalpía de los productos y la de los reactantes (∆H= Hproductos – Hreactantes)

 

Dependiendo del calor puesto en juego en un proceso químico, las reacciones pueden ser endotérmicas o exotérmicas.

 

      • Si ∆H > 0, el sistema absorbe calor, el proceso es endotérmico.
      • Si ∆H < 0, el sistema libera calor, el proceso es exotérmico.

 

Ecuaciones termodinámicas.

Indican las relaciones entre las masas de las sustancias que intervienen, y los cambios de entalpía que acompañan al proceso, en condiciones determinadas de presión y temperatura.

 

Trabajo (W)

Otro mecanismo de transferencia de energía es el trabajo (W). En este caso, la energía se intercambia mediante un dispositivo mecánico entre el sistema y su entorno. Matemáticamente se define como el producto de la fuerza (f) aplicada sobre un cuerpo y la distancia (d) que este recorre.

W = f * d

 

El trabajo, al igual que el calor, no es una función de estado, pues depende del camino recorrido, es decir, de la forma en que se realiza la transformación termodinámica.

 

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