TERMODINÁMICA

3° medioRocío Estragues

Bióloga Ambiental, Universidad de Chile

CONCEPTOS IMPORTANTES Sistema + Entorno= Universo

Termodinámica Energía Variable de Estado (intensivas y extensivas) Función de Estado Proceso Termodinámico (Isotérmico, isocórico,

isobárico, adiabático, reversible, irreversible y ciclico)

CALORIMETRÍA: CALOR ESPECÍFICO Calor Específico(s): Se define como la

cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de la unidad de masa de un elemento o compuesto en un grado Celsius. Medido en J·g-1·K-1.

El calor específico del agua es de 4,180 J·g-1·K-1.

Calor cedido o absorbido

Q = m·s·ΔT

EJERCICIO: CALOR LIBERADO El Aluminio se caracteriza por ser un

metal versátil, es maleable, un excelente conductor de la electricidad, además posee un elevado calor especifico (s). Calcula la cantidad de calor liberado por una lamina de aluminio, cuya masa es 243g y su calor especifico 0,900 J/g°C, si se enfria desde 60°C hasta 5°C

CALORIMETRÍA: CAPACIDAD CALORÍFICA (C) Cantidad de calor que se requiere para

elevar en un grado Celsius la temperatura de una cantidad de sustancia. Unidades (J/°C)

C = m·s

EJERCICIO: CAPACIDAD CALORÍFICA El Hierro al rojo vivo esta a una

temperatura más alta que su entorno transfiriendo energía rápidamente y calentándolo. Para que un gramo de hierro se vuelva rojo se debe aplicar 333 J de energía

Comparar la capacidad calorífica molar del Hierro, cuyo calor especifico es 0,444 J/g°C, y del oro, cuyo calor especifico es 0,129 J/g°C.

EJEMPLO CALORIMETRIA

LEYES DE LA TERMODINAMICA La Energía no se crea ni se destruye, si

no que se transforma

Energía interna U es Función de estado.

∆ U = Q + WW=-P∆ · V

EJERCICIO CALCULO DE TRABAJO

ENTALPIA Función de Estado que permite medir

cambios de energía en forma de calor cedido o absorbido. Y es una propiedad extensiva (su magnitud depende de la cantidad de materia)

∆H= ∆U+P·∆V

ENTALPIAIntercambio de calor en reacciones químicas; Entalpia de Reacción:

Se utilizan los valores de entalpias de Formación ΔHf que son el calor absorbido o cedido durante la formación de compuestos bajo condiciones estándar (1atm, 273°K)

También se puede utilizar las entalpias de enlace

∆H= Hproductos-Hreactivos

ENTALPIA∆H<0 Proceso Exotérmico∆H>0 Proceso Endotérmico

EJERCICIOS ENTALPIA Calcular la variación de entalpia de

formación estándar del metano ΔHf CH4, si la entalpia de combustión libera -802,4 kj/mol.

ΔHf H20 =-241,8 Kj/molΔHf CO2=-393,7 KJ/mol

EJEMPLO ENTALPIA:DESAFÍO

LEY DE HESS Permite calcular la Variación de entalpia

de una reacción a partir de las etapas individuales que la componen.

La entalpia de la reacción global es la suma algebraica de las entalpias de las etapas en que la reacción puede ser dividida

EJEMPLO :LEY DE HESS.

LEY DE HESS, DESAFÍO

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Explica porque procesos se ven

favorecidos en cierta dirección. Es decir hacia donde se desplaza el equilibrio.

Una reacción que sí ocurre bajo ciertas condiciones se llama reacción espontanea

Una reacción puede ser espontanea ya sea exotérmica o endotérmica

Idea Maquinas térmicas (libro)

ENTROPIA (S) Es una función de estado que es una

medida de la aleatoriedad o del desorden de un sistema Unidades de medida: J/°K o Cal/°C

¿CUANDO UNA REACCIÓN ES ESPONTANEA? Entropía del sistema termodinámico

ΔS sistema =Q/T

Si la entropía del universo es:ΔS universo = ΔS sistema + ΔS entorno

ΔS universo >0 aumenta el desorden y es espontaneo

ΔS universo <0 se ordena el sistema y no es espontaneo

ΔS universo =0 existe equilibrio

Entropía del sistema termodinámicoΔS sistema =Q/T

ΔS° sistema= S° productos –S° reactivos

Se utilizan entropías estándar S

EJERCICIO ENTROPÍA

EJERCICIO ENTROPÍA

EN CONCLUSIÓN

TERCERA LEY DE TERMODINAMICA La entropía de una sustancia cristalina

perfecta es cero a la temperatura del 0°K llamado cero absoluto (-273,15°C)

ENTROPÍA DE LOS ALREDEDORES Cuando hay un proceso exotérmico,

aumenta la temperatura en los alrededores por lo que aumentaría el desorden de las moléculas. (mayor entropía)

Cuando es endotérmico se absorbe energía del entorno, por lo que las moléculas están más ordenadas (menor entropía)

EJEMPLO ENTROPÍA ALREDEDORES

ENERGÍA LIBRE DE GIBBS Es una función de estado que

representa la energía disponible para realizar trabajo. Y determina si una reacción es espontanea en una dirección o en otra

Considerando la entalpia y entropía del sistema

EN SINTESÍS

EJERCICIO ENERGÍA LIBRE DE GIBBS