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XX Congreso de Estudiantes de Ingeniería Química
XX Congreso de Estudiantes XX Congreso de Estudiantes de Ingenierde Ingenieríía Qua Quíímicamica
InterpretaciInterpretacióón grn grááfica de fica de funciones termodinfunciones termodináámicasmicas
Ing. Federico G. SalazarIng. Federico G. SalazarGuatemala, Septiembre de 2005Guatemala, Septiembre de 2005
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• PROPIEDADES DE ESTADO:– Se relacionan entre sí por medio de
una ECUACION DE ESTADO– Por ejemplo, la Ley de Gases Ideales:
P V = n R T
– Se considera la ENTROPIA como una propiedad de estado
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• Propiedades de Estado:– PRESION (P)– VOLUMEN (V)– TEMPERATURA (T)– ENTROPIA (S)
• Funciones de Estado:– ENERGIA INTERNA (U)– ENTALPIA (H)– ENERGÍA LIBRE (G)– ENERGÍA DE TRABAJO (A)
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• Existen expresiones termodinámicas que relacionan propiedades y funciones de estado
• Se les conoce como RELACIONES DE MAXWELL (Monstruitos de Maxwell)
• Parecen ser de poca utilidad práctica• Son difíciles de poder plantear de memoria
PS SV
PT
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂P
VU
S
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• PRIMERA LEY TERMODINAMICA:– Evalúa el cambio durante un proceso
ΔH + ΔEK + ΔEP = Q + W
Siendo Q = T ΔSW = P ΔV
– Relaciona las funciones y las propiedades de estado
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• ENTALPIA:– Para un proceso sin variaciones en las
energías cinética ni potencial y aplicando las definiciones de trabajo y calor:
ΔH = T ΔS + P ΔV
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• REPRESENTACION DE DOS PROCESOS DE COMPRESIÓN DE UN GAS:
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• REPRESENTA-CION DE DOS PROCESOS DE TRANSFEREN-CIA DE CALOR:
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
• REPRESENTA-CION DE DOS PROCESOS DE TRANSFEREN-CIA DE TRABAJO:
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
∆ H = + V ∆P + T ∆S
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell ∆ H = + V ∆P + T ∆S
∆ G = + V ∆P - S ∆T
∆ A = - S ∆T - P ∆V
∆ U = + T ∆S - P ∆V
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell ∆ H - ∆ U = + ∆ PV
∆ G - ∆ A = + ∆ PV
∆ H - ∆ G = + ∆ TS
∆ U - ∆ A = + ∆ TS
∆ H - ∆ A = + ∆ TS + ∆ PV
∆ U - ∆ G = + ∆ TS - ∆ PV
∆ H - ∆ U + ∆ A - ∆ G = 0
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell ∆ H + ∆ U + ∆ G + ∆ A =
2 ( V ∆P – P ∆V + T ∆S - S ∆T )
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
VPH
S
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂ T
SH
P
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
TSH
P
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
PVU
S
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂ T
SU
V
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
PVA
T
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂ S
TA
V
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
VPG
T
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂ S
TG
P
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
PS SV
PT
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
VS SP
VT
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
TV VS
TP
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
Dispositivo mnemónico para obtener las Relaciones de Maxwell
TP PS
TV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
VS SP
VT
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
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Dispositivo mnemDispositivo mnemóónico para obtener las Relaciones de Maxwellnico para obtener las Relaciones de Maxwell
Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
PTSCp ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=
Algunas aplicaciones prácticas
Capacidad calorífica a volumen constante VT
STCv ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=Capacidad calorífica a presión constante
Relación entre Capacidades Caloríficas
TP VP
TVTCvCp ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=−
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
PTV
V⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=1α
VTP TP
VP
TV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
−=κα
Algunas aplicaciones prácticas
Relación entre los Coeficientes de expansividad térmica y de compresibilidad isotérmica
Coeficiente de expansividadtérmica
Coeficiente de compresibilidad isotérmica TP
VV
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
−=1κ
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
HJT P
T⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=μ
TPVH
TTP
,
1⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
Algunas aplicaciones prácticas
Ecuación de Clapeyron
Coeficiente Joule Thompson
Coeficiente de aumento de presión
VTP
P⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∂∂
=1β
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Interpretación gráfica de funciones termodinámicas
Referencias Bibliográficas•Laidler, , Keith J. & Meiser, John. FISICOQUIMICA. CECSA. México: 1997
•Smith, J, van Ness, H. & Abbott, M. INTRODUCCION A LA TERMODINAMICA EN INGENIERIA QUIMICA. McGraw-Hill. México: 1997
•Criado-Sanchez, M & Casas-Vasquez, J. TERMODINAMICA QUIMICA Y DE LOS PROCESOS IRREVERSIBLES. ADDISON-WESLEY. Madrid: 1998
•Cengel, Yunus & Boles, M. THERMODYNAMICS: An EngineeringApproach. McGraw-Hill. New York: 1998.
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Muchas gracias!