FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Química Q. Física Q. InorgánicaQ. Orgánica Q. Analítica.
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FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICAFUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
Química Q. Física
Q. Inorgánica
Q. Orgánica
Q. Analítica
FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICAFUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
Termodinámica
Cinética Q.
Q. Cuántica
Q. Física
Electroquímica
no tiempo
no molécula
FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICAFUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA
Fundamentos de Termodinámica
Principios y Propiedades Termodinámicas
Gases Ideales
Propiedades y Cambios Sustancia Pura
Reacciones QuímicasRelaciona magnitudes macroscópicasque pueden medirse experimentalmente,abarca toda la naturaleza
Las moléculas del gas no interaccionanNo ocupan volumen
CONCEPTOS BÁSICOS. SISTEMAS, VARIABLES Y CONCEPTOS BÁSICOS. SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOSPROCESOS
Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio.Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo
Tipos de sistemas
MateriaEnergía
Abierto
Materia
Cerrado
MateriaEnergía
Aislado
Puedeintercambiar
¿Qué separa el sistema de los alrededores?
Paredes
Rígida
Móvil
Adiabática
Diatérmicas
Permeable
Impermeable
Semipermeable
Paredes
Rígidas
Móvil
Sistema CerradoDiatérmica
Pared permeable
Pared semipermeable
Pared impermeable
60ºC 40ºC
60ºC 40ºC 60ºC 40ºC
Pared adiabática
50ºC 50ºC
Pared diatérmica
Los sistemas se presentan de diferentes formas ESTADOS
caracterizados por VARIABLES termodinámicas
ExtensivasIntensivas
Tipos de variables
•No dependen de la cantidad de materia del sistema• Ej: T, P, • No son aditivas
•Dependen de la cantidadde materia del sistema•Ej: m, V• Son aditivas
Variable = Propiedad Termodinámica = Función de Estado
No dependen de la historia
Si las propiedades macroscópicasintensivas 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, lalasoluciónsolución y el vapor de agua
Funciones de estadoFunciones de estado
1) Al asignar valores a unas cuantas, los valores de todaslas demás quedan automáticamente fijados.
2) 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.
X = Xfinal –Xinicial
Si X es función de estado se cumple
( , , ....)X f a b c
, ... , ...
......b c a c
X XdX da db
a b
Altura = función de estadodistancia recorrida no
Ecuaciones de estado: Relacionan funciones de estado. Se determinan experimentalmenteej: 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)
Equilibrio térmico Temperatura constante entodos los puntos del sistema
Equilibrio mecánico Todas las fuerzas están equilibradas
Equilibrio material No hay cambios globales enla 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
PROCESO termodinámico
Tipos deprocesos
• Isotermo (T = cte)• Isobaro (P = cte)• Isocoro (V = cte)• Adiabático (Q = 0)• Cíclico (estado final = estado inicial)
Irreversible
Reversible(sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio; un cambio infinitesimal en las condiciones puede invertir el proceso)
(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 untercero C, A y B también están en equilibrio térmico entre si
PRESIÓN
Fuerza que se ejerce por unidad de área
Unidades1 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
y x
z zdz dx dy
x y
A partir de esta ecuación se pueden obtener tres identidades útilesentre derivadas parciales
Primeray x
z zdz dx dy
x y
Si y=cte y divido por dz
1y
y y yy
dxdz z z x
dz x dz x z
1
y
y
zxxz
Segunda
Para un proceso infinitesimal en el que z permanece constante
0 z zy x
z zdx dy
x y
Divido por dyz
0 z z
y z zx
dx dyz z
x dy y dy
z
z z
dx x
dy y
1
y z x
x
z x zyx y yz
multiplico porx
y
z
1y xz
z x y
x y z
y x
z zdz dx dy
x y
Tercera
Una función de dos variables independientes tiene las siguientesderivadas parciales ( , )z f x y
2
2yy y
z z
x x x
2
2xx x
z z
y y y
2
x y
z z
x y x y
2
y x
z z
y x y x