¡Descarga Termodinámica: Sistemas Cerrados, Abiertos y Aislados - Prof. 28 y más Apuntes en PDF de Química Aplicada solo en Docsity! TEMA 2: “TERMOQUÍMICA”. TIPOS DE SISTEMAS: • ABIERTOS F 0E 0 intercambian materia y energía. • CERRADOS F 0E 0 solo intercambian energía no materia . • AISLADO F 0E 0 no cambian ni la energía ni la materia con los alrededores. El estado es el conjunto de condiciones que definen el sistema, el cambio de estado nos lo da el paso de un estado definido a otro igual definido. Una función de estado es una propiedad termodinámica y depende solo del estado inicial y final (variable termodinámica) no depende del camino, están relacionadas por las ecuaciones de estado F 0E 0 expresión matemática que relaciona las variables termodinámicas P V = n R T son capaces de definirse a partir de algunas variables, otras de ellas. Las funciones de estado pueden ser: • INTENSIVAS: no dependen de la cantidad de materia - densidad. ( F072) • EXTENSIVAS: dependen de la cantidad de materia. - masa (m) - energías. La termodinámica se basa en leyes ( 0 , 1 , 2 , 3 ) LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma, la última energía es la Energía INTERNA => la interacción de los átomos que constituyen la materia. La termodinámica contempla la variación de Energía INTERNA (U) F0 44U (función de estado) F0 44U = F0 44Ufinal - F0 44Uinicial => en un gas F0 44U = F 05 3 F0 44UPRODUCTOS - F 05 3 F0 44UREACTIVOS => en una reacción Coeficientes. UÍMICA F0 44U SISTEMA = - F0 44U ALREDEDORES Se trasfiere Energía en forma de CALOR (q) ó TRABAJO (w) F0 44U = q + w EN GASES w = - P . F0 44V F0 44U = q – P . F0 44V • Lo que el sistema da es negativo. • Lo que el sistema recibe es positivo. Trabajamos a VOLUMEN CONSTANTE F0 44V = 0 F 0E 0 V = Cte. F0 44U = q – P . F0 44V F 0E 0 F0 44U = qv 0 nunca es función de estado. Trabajamos a PRESIÓN CONSTANTE P = Cte. invención de la entalpía (H). no tiene sentido físico (función de estado) no se puede medir, pero si sus variaciones. H = U + P . V F0 44H = F0 44U + F0 44 (P . V) F0 44H = F0 44U + F0 44P . V + F0 44U . P + F0 44P . F044V P = Cte. F0 44P = 0 F0 44H = F0 44U + P . F0 44V + q F 0E 0 F0 44H = q p La entalpía es variable extensiva, tanto H como U se expresa en Kcal / mol. LEY DE GUESS: Consecuencia de que la H es una función de estado. el valor “0” es la H de un elemento en su forma más estable y en estado estándar (condiciones de 1 atm y la temperatura de trabajo) se conocen las entalpías estándar (Hº) a 25 ºC . UÍMICA Ejemplo: 4 Fe + 3 O2 F 0E 0 2 Fe2O3 reacción espontánea 2 Fe2O3 F 0 E 0 4 Fe + 3 O2 reacción no espontánea • ENTROPÍA: (S) variable termodinámica, función de estado y extensiva. Se puede calcular fácilmente. Mide el desorden , depende de Tª y de q. Aa F 0E 0 Bb F0 44Sº = BsºB – AsºA • Un aumento de F0 44S es un aumento de desorden. • Un aumento de Tª hay cambio de F0 44S • Un cambio de fase a un estado de menos agregación S sólido > S liquido > S gas • En una disolución en la que interviene un sólido. • Hay aumento de S cuando al número de moléculas gaseosas de una reacción aumenta. CaCO3(s) F 0 E 0 CaO (s) + CO2(s) aumenta el desorden N2(s) + O2(s) F 0 E 0 2 NO(s) F0 44S ?¿? En general las moléculas desiguales tienen mayor entropía. • Se mide en q / T, se vuelve a expresar en J / mol K Ds = q reversible / Tª F0 44S = S2 – S1 = q reversible / Tª Transferencia de calor, si la transformación se hubiese hecho de forma reversible. SISTEMA UÍMICA F0 44S SISTEMA a traves d esta modificación también se modifican los alrededores por tanto F0 44S ALREDEDORES F0 44S UNIVERSO = F0 44S SISTEMA + F0 44S ALREDEDORES. En el equilibrio: F0 44S SISTEMA = 0 No equilibrio: F0 44S SISTEMA F 0B 9 F0 44S ALREDEDORES ; F0 44S SISTEMA F 0B 9 0 2º LEY DE LA TERMODINÁMICA: La S universo en un sistema en equilibrio es 0 y en uno espontáneo es mayor que 0. Espontáneo : F0 44S SISTEMA = q reversible / Tª F0 44S MEDIO = - F0 44H SISTEMA / Tª F0 44S univ. = F0 44S sist. + F0 44S med. F0 44S univ = (q reversible / Tª) – ( F0 44H sist / Tª) > 0 q irreversible. Multiplico por –Tª - Tª F0 44S uni = -Tª F0 44S + F0 44H. Se define Como F 0E 0 ENERGÍA LIBRE DE GIBS: energía máxima que un sistema puede utilizar como energía útil. G = H – TS En T=Cte F0 44G = F0 44H - T F0 44S variable extensible y función de estado. En condiciones estándar : F0 44Gº = F0 44Hº - T F0 44Sº F0 44G = - T F0 44S universo. UÍMICA • Cuando F0 44S universo = 0 F 0E 0 F0 44G = 0 EQUILIBRIO • Cuando F0 44S universo > 0 F 0E 0 F0 44G < 0 ESPONTÁNEA • Cuando F0 44S universo < 0 F 0E 0 F0 44G > 0 NO EQUILIBRIO EQUILIBRIO: F0 44G = F0 44H - T F0 44S 0 F 0E 0 F0 44H = T F0 44S => F0 44S = F0 44H / T Caso especial = CAMBIO DE FASE = mientras hay un cambio de fase hay un equilibrio. S Líquido F 0E 0 vapor F 04 4S = F 0 4 4H vapo / T Sólido F 0E 0 líquido F 04 4S = F 0 4 4H fusión / T T ¿cuándo las reacciones son espontáneas? A F 0E 0 B : F0 44G = F0 44H - T F0 44S F0 44G F0 44H F0 44S Tª < 0 > 0 > 0 elevadas endotérmica < 0 > 0 < 0 NUNCA ES ESPONTÁNEA < 0 < 0 < 0 bajas exotérmica < 0 < 0 > 0 SIEMPRE UÍMICA
