Download - Termodinamica
![Page 1: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/1.jpg)
Tema 3Tema 3
La energía de lasLa energía de las
reacciones químicasreacciones químicas
![Page 2: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/2.jpg)
¿Qué nos interesa de una reacción química?¿Qué nos interesa de una reacción química?
![Page 3: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/3.jpg)
CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Sistemas, variables y procesos.2.- Energía, calor y trabajo. 1er Principio de la Termodinámica.3.- Entalpía.
7.- Capacidad calorífica.
4.- Calor de reacción. Ley de Hess.5.- Entalpías estándar de formación.6.- Entalpías de enlace.
8.- Variación de la entalpía de reacción con la temperatura.
![Page 4: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/4.jpg)
CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Sistemas, variables y procesos.2.- Energía, calor y trabajo. 1er Principio de la Termodinámica.3.- Entalpía.
7.- Capacidad calorífica.
4.- Calor de reacción. Ley de Hess.5.- Entalpías estándar de formación.6.- Entalpías de enlace.
8.- Variación de la entalpía de reacción con la temperatura.
Fundamentos deTermodinámica
Termodinámica: Rama de la Física que estudia el calor, el trabajo,la energía y los cambios que ellos producen en los estados de los sistemas.
![Page 5: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/5.jpg)
CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Sistemas, variables y procesos.2.- Energía, calor y trabajo. 1er Principio de la Termodinámica.3.- Entalpía.
7.- Capacidad calorífica.
4.- Calor de reacción. Ley de Hess.5.- Entalpías estándar de formación.6.- Entalpías de enlace.
8.- Variación de la entalpía de reacción con la temperatura.
Termoquímica: Rama de la Química que estudia el calor cedidoo absorbido en las reacciones químicas.
Aplicación areacc. químicas:Termoquímica
![Page 6: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/6.jpg)
CONCEPTOS BÁSICOS.CONCEPTOS BÁSICOS.SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS.SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS.11
Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio.Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo
Abierto Cerrado Aislado
Tipos de sistemas
Puedeintercambiar
MateriaEnergía
Materia MateriaEnergía
![Page 7: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/7.jpg)
Los sistemas se presentan de diferentes formas ESTADOS
caracterizados por VARIABLES termodinámicas
(p.ej: T, P, V, m, , composición química, ...)
Intensivas Extensivas
Tipos de variables
• No dependen de la cantidad de materia del sistema• Ej: T, P, • No son aditivas
• Dependen de la cantidad de materia del sistema• Ej: m, V• Son aditivas
![Page 8: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/8.jpg)
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
Ecuaciones de estado: Relacionan funciones de estado(ej: PV = nRT)
![Page 9: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/9.jpg)
Cuando alguna de las variables de estado cambia con el tiempo
PROCESO termodinámico
Tipos deprocesos
• Isotermo (T = cte)• Isóbaro (P = cte)• Isócoro (V = cte)• Adiabático (Q = 0)• Cíclico (estado final = estado inicial)
•Reversible (sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio; un cambio infinitesimal en las condiciones puede invertir el proceso)• Irreversible (Un cambio infinitesimal en las condiciones no produce un cambio de sentido en la transformación).
![Page 10: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/10.jpg)
ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO.ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO.11erer PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA. PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA.22
Energía: Capacidad que posee un sistema para realizar un trabajo o para suministrar calor.
Criterio de signosCriterio de signos
SISTEMA
Q > 0
W > 0 W < 0
Q < 0
![Page 11: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/11.jpg)
TRABAJOTRABAJO
rdFd
W Unidad S.I.: Julio
Trabajo de expansión/compresión de los gases
Pint Pext
dV
VPW ext dd [Levine, pg 42]
2
1
VV ext VPW d
![Page 12: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/12.jpg)
CALORCALOR
Un sistema cede E en forma de Q si se tranfiere como resultadode una diferencia de T entre el sistema y el entorno.
Unidad S.I.: Julio 1 cal = 4.184 J
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 calor no es función de estado
![Page 13: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/13.jpg)
ENERGÍA INTERNAENERGÍA INTERNA
Energía interna(Suma de energías a nivel molecular)
• Función de estado• Magnitud extensiva
U = Q + W1er Principio de laTermodinámica
Epot Ecin ?
¿Cómo podemos aumentar Ude un sistema cerrado?
1) Calentándolo calor2) Realizando un trabajo
![Page 14: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/14.jpg)
U = Q + W
1er Principio de la Termodinámica
![Page 15: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/15.jpg)
ENTALPÍA.ENTALPÍA.33H = U + PV Entalpía
(H)
• Función de estado• Propiedad extensiva• Unidades de energía
Proceso a P = cte
);VP(VQVPQWQUUU 12pVVp12
2
1 d
HHHPVUPVUQ 121122p
Relación entre H y U
H = U + (PV)Si P=cte
H = U + PV H Usól/líq
solo
![Page 16: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/16.jpg)
CALOR DE REACCIÓN. LEY DE HESS.CALOR DE REACCIÓN. LEY DE HESS.44Reaccionesquímicas
• Exotérmicas (Q < 0)
• Endotérmicas (Q > 0)
El calor de reacción se mide con un calorímetro[Petrucci, pg 227]
Qv = U = Uprod - Ureac
Qp = H = Hprod - HreacH = U + (PV)
H U
¿Intervienengases?
NoSí
H = U + (nRT)
H = U + RTnSi T=cte
![Page 17: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/17.jpg)
MÉTODOS PARA DETERMINARLA
Entalpía de reacciónEntalpía de reacciónIncremento de entalpía que tiene lugar durante la reacción
Método 1 Medir Qp con un calorímetro
)g(CO)g(O2
1)g(CO 22 H = -283 kJ
)g(CO2)g(O)g(CO2 22 H = -566 kJ
)g(O2
1)g(CO)g(CO 22 H = +283 kJ
Método 2 Medir Qv con un calorímetro; H = U+RTn
![Page 18: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/18.jpg)
Método 3 Ley de Hess
)g(CO)g(O2
1)s(C 2 H = ?
)g(CO)g(O)s(C 22 H = -393.5 kJ
Germain Henri Hess(1802-1850)
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.
)g(CO)g(O)s(C 22 H = -393.5 kJ
)g(O2
1)g(CO)g(CO 22 H = +283 kJ
)g(CO)g(O2
1)s(C 2 H = -110.5 kJ
H: función de estado
![Page 19: Termodinamica](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022082603/54b7f42f4a7959a97e8b468d/html5/thumbnails/19.jpg)
ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN.ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN.55Estado estándar de una sustancia: su forma pura a 1 bar.
Entalpía de reacción estándar (Hº): H cuando los reactivos en susestados estándar pasan a productos en sus estados estándar respectivos.
Entalpía estándar de formación (Hfº) de una sustancia: Entalpíaestándar de reacción para la formación de un mol de la sustancia apartir de sus elementos en su estado más estable. (Unid: Jmol-1)
Hfº (C2H5OH, l) a 25ºC = -277.69 kJmol-1
)l(OHHC)g(O2
1)g(H3)grafito,s(C2 5222
Hfº (elemento en su estado más estable) = 0