FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Química Q. Física (Gp:) Q. Inorgánica (Gp:) Q. Orgánica (Gp:) Q. Analítica
FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Termodinámica Cinética Q. Q. Cuántica Q. Física Electroquímica (Gp:) no tiempo (Gp:) no molécula
FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Fundamentos de Termodinámica Principios y Propiedades Termodinámicas Gases Ideales Propiedades y Cambios Sustancia Pura Reacciones Químicas Relaciona magnitudes macroscópicas que pueden medirse experimentalmente, abarca toda la naturaleza (Gp:) Las moléculas del gas no interaccionan No ocupan volumen
CONCEPTOS BÁSICOS. SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio. Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo Tipos de sistemas Materia Energía Abierto (Gp:) Materia (Gp:) Cerrado (Gp:) Materia Energía (Gp:) Aislado Puede intercambiar
¿Qué separa el sistema de los alrededores? (Gp:) Paredes (Gp:) Rígida (Gp:) Móvil (Gp:) Adiabática (Gp:) Diatérmicas (Gp:) Permeable (Gp:) Impermeable (Gp:) Semipermeable
Paredes (Gp:) Rígidas (Gp:) Móvil Sistema Cerrado (Gp:) Diatérmica
(Gp:) Pared permeable (Gp:) Pared semipermeable (Gp:) Pared impermeable
60ºC 40ºC (Gp:) 60ºC (Gp:) 40ºC (Gp:) 60ºC (Gp:) 40ºC (Gp:) Pared adiabática 50ºC 50ºC (Gp:) Pared diatérmica
Los sistemas se presentan de diferentes formas Þ ESTADOS caracterizados por VARIABLES termodinámicas (Gp:) Extensivas (Gp:) Intensivas (Gp:) Tipos de variables (Gp:) No dependen de la cantidad de materia del sistema Ej: T, P, r No son aditivas (Gp:) Dependen de la cantidad de materia del sistema Ej: m, V Son aditivas Variable = Propiedad Termodinámica = Función de Estado No dependen de la historia
Si las propiedades macroscópicas intensivas a lo largo de un sistema son idénticas el sistema de denomina homogéneo Si por el contrario estas propiedades no son idénticas el sistema se denomina heterogéneo
Un sistema heterogéneo puede constar de varios sistemas homogéneos a estas partes se les llama fases En este caso tenemos tres fases, la sal no disuelta, la solución y el vapor de agua
Funciones de estado (Gp:) Al asignar valores a unas cuantas, los valores de todaslas demás quedan automáticamente fijados. Cuando cambia el estado de un sistema, los cambios de dichas funciones sólo dependen de los estados inicial y final del sistema, no de cómo se produjo el cambio. DX = Xfinal –Xinicial (Gp:) Si X es función de estado se cumple Altura = función de estado distancia recorrida no
Ecuaciones de estado: Relacionan funciones de estado. Se determinan experimentalmente ej: o Ecuación de estado del gas ideal Cuando se especifica la temperatura y la presión de un mol de gas ideal, el volumen sólo puede adquirir un valor, dado por la ecuación de estado PV = nRT V=?T+?T2+….- ?P+?P4…
EQUILIBRIO La termodinámica estudia sistemas en equilibrio (o procesos reversibles) (Gp:) Equilibrio térmico (Gp:) Temperatura constante en todos los puntos del sistema (Gp:) Equilibrio mecánico (Gp:) Todas las fuerzas están equilibradas (Gp:) Equilibrio material (Gp:) No hay cambios globales en la composición del sistema, ni transferencia de materia no se observan variaciones macroscópicas con el tiempo
Trayectoria = Camino que sigue el sistema cuando su estado , las funciones de estado, cambia con el tiempo ß PROCESO termodinámico (Gp:) Tipos de procesos Isotermo (T = cte) Isobaro (P = cte) Isocoro (V = cte) Adiabático (Q = 0) Cíclico (estado final = estado inicial) (Gp:) Irreversible (Gp:) Reversible (Gp:) (sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio; un cambio infinitesimal en las condiciones puede invertir el proceso) (Gp:) (un cambio infinitesimal en las condiciones no produce un cambio de sentido en la transformación).
TEMPERATURA [K] [ºC] La temperatura es una propiedad intensiva del sistema, relacionada con la energía cinética media de las moléculas que lo constituyen. Su cambio supone el cambio repetitivo y predecible en otras propiedades del sistema, lo que permite asignarle un valor numérico
Principio cero de la termodinámica Cuando dos sistemas A y B están en equilibrio térmico con un tercero C, A y B también están en equilibrio térmico entre si PRESIÓN Fuerza que se ejerce por unidad de área Unidades 1 Pa = 1 N/m2 1 bar = 105 Pa = 750 mmHg 1 at = 1,01325 bar = 760 mmHg
Algunas cosas sobre derivadas parciales En termodinámica se trabaja con funciones de dos o más variables Sea z una función de las variables x e y, y supongamos que queremos saber como varia z cuando varían x e y, eso lo expresamos como A partir de esta ecuación se pueden obtener tres identidades útiles entre derivadas parciales
Primera Si y=cte y divido por dz
Segunda Para un proceso infinitesimal en el que z permanece constante Divido por dyz multiplico por
Tercera Una función de dos variables independientes tiene las siguientes derivadas parciales