Casos particulares (Gp:) 1) Expansión frente a una Pext constante
(Gp:) 2) Expansión en el vacío (Gp:) Pext = 0 Þ W = 0
(Gp:) [Segal, pg 590]
No es una propiedad característica del sistema. No es algo que posea el sistema. Es una forma de intercambio de energía, una “energía en tránsito” El trabajo no es función de estado
Casos particulares (Gp:) 3) Expansión reversible isoterma de un gas ideal
(Gp:) PV = nRT
(Gp:) T = cte
CALOR (Gp:) Un sistema cede E en forma de Q si se tranfiere como resultadode una diferencia de T entre el sistema y el entorno. (Gp:) Unidad S.I.: Julio (Gp:) 1 cal = 4.184 J
(Gp:) No es una propiedad característica del sistema. No es algo que posea el sistema. Es una forma de intercambio de energía, una “energía en tránsito” (Gp:) El calor no es función de estado
ENERGÍA INTERNA (Gp:) Energía interna (U)
(Suma de energías a nivel molecular) (Gp:) Función de estado Magnitud extensiva
DU = Q + W 1er Principio de laTermodinámica (Gp:) Epot (Gp:) Ecin
? (Gp:) ¿Cómo podemos aumentar U de un sistema cerrado? (Gp:) Calentándolo Þ calor Realizando un trabajo
(Gp:) DU = Q + W (Gp:) 1er Principio de la Termodinámica
(Gp:) Proceso a V = cte (Gp:) V2 = V1 dV=0
v (Gp:) DU = Q + 0 = Q (Gp:) Þ
Nuevo significado de DU Nos da una forma de determinar DU
ENTALPÍA. 3 (Gp:) H = U + PV (Gp:) Entalpía (H) (Gp:) Función de estado Propiedad extensiva Unidades de energía
(Gp:) Proceso a P = cte
Relación entre DH y DU DH = DU + D(PV) (Gp:) Si P=cte
DH = DU + PDV DH @ DU (Gp:) sól/líq (Gp:) solo
CALOR DE REACCIÓN. LEY DE HESS. 4 (Gp:) Reacciones químicas (Gp:) Exotérmicas (Q < 0)
Endotérmicas (Q > 0)
(Gp:) El calor de reacción se mide con un calorímetro (Gp:) [Petrucci, pg 227]
(Gp:) Qv = DU = Uprod – Ureac (Gp:) Qp = DH = Hprod – Hreac
DH = DU + D(PV) (Gp:) DH @ DU (Gp:) ¿Intervienengases? (Gp:) No (Gp:) Sí (Gp:) DH = DU + D(nRT) (Gp:) DH = DU + RTDn (Gp:) Si T=cte
MÉTODOS PARA DETERMINARLA Entalpía de reacciónIncremento de entalpía que tiene lugar durante la reacción Método 1 Medir Qp con un calorímetro (Gp:) DH = -283 kJ
(Gp:) DH = -566 kJ (Gp:) DH = +283 kJ
Método 2 Medir Qv con un calorímetro; DH = DU+RTDn
(Gp:) Método 3 (Gp:) Ley de Hess
(Gp:) DH = ?
(Gp:) DH = -393.5 kJ
(Gp:) Germain Henri Hess (1802-1850) (Gp:) El calor intercambiado cuando una reacciónquímica se lleva a cabo a T y P constantes esel mismo tanto si la reacción ocurre en unaetapa o en varias.
(Gp:) DH = -393.5 kJ (Gp:) DH = +283 kJ (Gp:) DH = -110.5 kJ
H: función de estado
ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN. 5 Estado estándar de una sustancia: su forma pura a 1 bar. Entalpía de reacción estándar (DHº): DH cuando los reactivos en susestados estándar pasan a productos en sus estados estándar respectivos. Entalpía estándar de formación (DHfº) de una sustancia: Entalpía estándar de reacción para la formación de un mol de la sustancia apartir de sus elementos en su estado más estable. (Unid: J×mol-1) (Gp:) DHfº (C2H5OH, l) a 25ºC = -277.69 kJ×mol-1
DHfº (elemento en su estado más estable) = 0
(Gp:) Método 4 (Gp:) A partir de DHfº
(Gp:) [Levine, pg 147]
(Gp:) Tabular DHfº para cada sustancia
ENTALPÍAS DE ENLACE. 6 (Gp:) Método 5 (Gp:) A partir de entalpías de enlace (Gp:) ¡Ojo! Método aproximado Þ ESTIMACIÓN (Gp:) Reacción química: Proceso en el que se rompen unos enlaces yse forman otros nuevos. La ruptura/formación de un enlace conlleva intercambio energético.
(Gp:) H C H + Cl Cl H C Cl + H Cl (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H
ENTALPÍAS DE ENLACE. 6 (Gp:) Método 5 (Gp:) A partir de entalpías de enlace
¡Ojo! Método aproximado Þ ESTIMACIÓN Reacción química: Proceso en el que se rompen unos enlaces yse forman otros nuevos. La ruptura/formación de un enlace conlleva intercambio energético. (Gp:) H C H + Cl Cl H C Cl + H Cl (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H
Entalpía de disociación de un enlace dado en una moléculadeterminada: Energía requerida para romper ese enlace en unmol de dichas moléculas en estado gaseoso a P cte. Entalpía de enlace: Valor promedio de la energía requerida pararomper enlaces similares en un gran número de moléculasdiferentes. (Un mol; estado gaseoso; P cte) Þ Tabular ¡Ojo! * Método aproximado Þ ESTIMACIÓN Fiabilidad: ± 10 kJ como máximo * Sólo es aplicable a reacciones entre gases. (Gp:) H C H + Cl Cl H C Cl + H Cl (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H (Gp:) H
(Gp:) DH = 413 + 243 – 328 – 432 = –104 kJ
CAPACIDAD CALORÍFICA. 7 (Gp:) Capacidad calorífica molar de una sustancia: cantidad decalor necesaria para elevar la T de un mol de dicha sustanciaun grado. (Unid: J×mol-1×K-1)
Calor específico de una sustancia: cantidad de calor necesariapara elevar la T de un gramo de dicha sustancia un grado.(Unid: J×g-1×K-1) (Gp:) Capacidad calorífica molar a P cte
Capacidad calorífica molar a V cte
(Gp:) Cp Cv c (Gp:) Magnitudes intensivas Distintas para cada sustancia Función de T
¿Cuál será el calor necesario para incrementar la Tde n moles de una sustancia desde T1 a T2? (Gp:) A P cte: (Gp:) Si Cp=cte (Gp:) Si Cv=cte (Gp:) A V cte:
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