“LENGUAJE TERMODINÁMICO”

Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernández Segura

Departamento de Fisicoquímica

Laboratorio de Termodinámica

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Química

OBJETIVO

Que el alumno reflexione sobre la importancia

de conocer, saber el significado, identificar,

entender y aplicar adecuadamente los

términos del lenguaje termodinámico para

establecer comunicación con el profesor y de

esta manera iniciar el proceso de enseñanza

aprendizaje de la Termodinámica Clásica.

Lenguaje

Lenguaje

Ideas

ilimitadas Permite aludir a las cosas y

situaciones en su ausencia.

pensamientos

(conceptos, enunciados y

razonamientos)

Conocimiento

REALIDAD

Método Científico

Observa

Descubre

Explica

Predice

Conocimiento

sistemático

de la realidad

conceptos científicos

lenguaje científico

comunicar la ciencia

Comunicación Oral Comunicación Escrita

Precisión

Neutralidad

Universalidad

Concisión

Fisicoquímica

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FISICOQUÍMICA:

•La rama de la Química que estudia las propiedades físicas y la

estructura de la materia, así como las leyes y teorías de los cambios

físicos y químicos.

•Se UTILIZAN las CIENCIAS FÍSICAS para comprender los fenómenos

físicos y químicos, empleando como herramienta las matemáticas.

FISICOQUÍMICA

Electroquímica

Cinética química

Mecánica cuántica

Termodinámica

Biofisicoquímica

Fenómenos de superficie

Termodinámica

Es una ciencia fenomenológica y experimental que ESTUDIA LASTRANSFORMACIONES DE LA ENERGÍA Y LA PREDICCIÓN DECAMBIOS EN LA NATURALEZA. Se ocupa solamente de SISTEMAS ENEQUILIBRIO. No considera el tiempo de transformación, se centra en losestados inicial y final de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por lavelocidad con qué tal cambio se produce.

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TERMODINÁMICA:

TERMODINÁMICAClásica.-Macroscópico

Estadística.-Microscópico

En nuestra clase de termodinámica definiremos a nuestro objeto del estudio como sistema, el cual está contenido en nuestro universo termodinámico, a sus cercanías las llamaremos entorno o alrededores y lo que separa al sistema del entorno y universo será su límite, frontera o pared

Sistema TermodinámicoSISTEMA TERMODINÁMICO:

Sistema Termodinámico

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EJEMPLOS DE SISTEMAS TERMODINÁMICOS:

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Alrededores, vecindad o entorno

Es la parte MÁS CERCANA al sistema con la que

puede interactuar, intercambiando materia y/o

energía.

ALREDEDORES, VECINDAD O ENTORNO:

UNIVERSO universo termodinámicoEl universo termodinámico difiere del universo cosmológico, pero puede coincidir.

EL UNIVERSO TERMODINÁMICO DEL

UNIVERSO.

El universo termodinámico

consta del SISTEMA y los ALREDEDORES.

UNIVERSO TERMODINÁMICO:

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PARED, LÍMITE O FRONTERA:

Es lo que separa o delimita al

sistema del resto del universo

termodinámico.

A través de la pared, el sistema

puede interactuar con los

alrededores o entorno,

intercambiando materia y/o

energía.

PAREDES

Reales.- Tangibles

Imaginarias.- Intangibles

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Fase:

Porción homogénea del sistema físicamente

distinguible y mecánicamente separable.

Interfase:

Región de contacto entre dos fases, cuyas

propiedades resultan ser un promedio de las

fases que la constituyen.

Componente:

Es el número de especies presentes en un

sistema, cuyas propiedades físicas y químicas

quedan definidas mediante su estructura

química.

OTRAS DEFINICIONES PARA EL SISTEMA:

Clasificación de los sistemas

(Interacción con sus alrededores)

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CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA POR SU INTERACCIÓN CON LOS ALREDEDORES:

Clasificación de los sistemas(Número de fases)

• Sistema homogéneo

Consta de una sola fase

• Sistema heterogéneo

Consta de dos o más fases

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Se define por fase la porción homogénea del

sistema, físicamente diferenciable y separable

mecánicamente.

CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA POR EL NÚMERO DE FASES:

PARED (LÍMITE, FRONTERA)CLASIFICACIÓN

Clasificación

(sistema-entorno):Tipo de pared

Interacción entre el

sistema y su entorno

Por su interacción

mecánica

Rígida No hay modificación del volumen

Móvil Hay modificación del volumen

Por el paso de

materia a través de

ella

Permeable Hay paso de materia

SemipermeableHay paso de materia (en forma

selectiva)

Impermeable No hay paso de materia

Por su interacción

térmica

Adiabática No hay interacción térmica

Diatérmica Sí hay interacción térmica

AislanteNo hay ningún tipo de

interacción 20

CLASIFICACIÓN DE PAREDES:

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UNIVERSO TERMODINÁMICO

Conjunto de atributos macroscópicos

susceptibles

• medirse experimentalmente

• asignarse valores numéricos

• proporcionan información sobre el estado

de un sistema.

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PROPIEDADES TERMODINÁMICAS:

Propiedades termodinámicas

Intensivas o Constitutivas• Son independientes de

la masa del sistema• Ej: P, T, densidad,

concentración,MM, volumen molar.

Extensivas o Aditivas• Dependen de la

masa del sistema • Ej: masa, V, área,

cantidad de sustancia, longitud.

CLASIFICACIÓN DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS:

En general, el cociente de dos propiedades extensivas es igual a

una propiedad intensiva. Ejemplos:

FP

A

m

V

nC

V

mM

nm

VV

n

Condición particular del sistema

para la cual han sido asignados

valores numéricos a las variables de

estado.

Estado de un sistema

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ESTADO DE UN SISTEMA:

En termodinámica, un sistema experimenta

un cambio de estado siempre y cuando una o

más de una de las propiedades

termodinámicas que definen el estado del

sistema cambia sus valores. El término

“cambio de estado” no se debe confundir con

el término “cambio de fase”.

Cambio de estado

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CAMBIO DE ESTADO:

Función de Estado

Propiedad macroscópica (energía interna,

entalpía, entropía, etc.) que depende

solamente de los estados inicial y final del

sistema, y no de la trayectoria que siga

para efectuar el cambio. Su diferencial es

exacta.

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FUNCIÓN DE ESTADO:

Función de Trayectoria

Propiedad cuyo valor depende de la

trayectoria seguida para pasar del estado

inicial al estado final.

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FUNCIÓN DE TRAYECTORIA:

Un sistema se encuentra en equilibrio

termodinámico si los valores numéricos asignados a

las variables termodinámicas que lo describen,

cuando el sistema es aislado, no varían con el

tiempo. Implica equilibrio térmico, mecánico,

eléctrico y químico.

Equilibrio

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EQUILIBRIO:

Mecanismo mediante el cual un sistema cambia de

estado.

•Se define por el estado inicial, el estado final y la

trayectoria seguida.

Proceso

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PROCESO:

Característica

Dos procesos que comienzan en el mismo

estado inicial y terminan en el mismo estado

final, pero suceden por TRAYECTORIAS

DIFERENTES son PROCESOS DISTINTOS.

Clasificación de los procesos(naturaleza del proceso)

– Reversible

Ocurre como una sucesión de estados que se encuentran

infinitesimalmente cerca del equilibrio; cambios

infinitesimales en las condiciones pueden devolver al sistema

y a su entorno a sus estados iniciales.

– Irreversible

Es imposible anular sus efectos en el sistema y en los

alrededores. (todos los procesos en la vida real)

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CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS POR SU NATURALEZA:

Isobárico (P=cte)

Isotérmico (T=cte)

Isocórico (V=cte)

Adiabático (Q=0, P1,V1,T1→ P2,V2,T2)

Politrópico (Q ≠ 0, P1,V1,T1→ P2,V2,T2) 31

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS POR LAS RESTRICCIONES IMPUESTAS EN EL SISTEMA:

PROBLEMA:

Que los alumnos ejemplifiquen con material de uso cotidiano

algunos de los términos de lenguaje termodinámico investigados

en el cuestionario previo.

Procedimiento experimental

• Con el material de uso COTIDIANO:

– Analizar diferentes tipos de sistemas,

– clasificarlos y

– explicarlos.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Discutir 3 sistemas propuestos:

• Objeto de estudio (esquema o fotografía)• Sistema: ________________________• Alrededor: ______________________• Paredes: ________________________• Fases: __________________________• Componentes de cada fase:_________Clasificar el sistema por:a) Su interacción con el ambienteb) Número de fases Clasificar las paredes por:a) Por la interacción mecánica sistema-alrededoresb) Por la interacción térmica sistema-alrededoresc) Por el paso de materia a través de ella

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