MATERIAL DE APOYO: TERMODINÁMICA QUÍMICA
Gabriela RetanaTarea6 de Marzo de 2018
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UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
ESCUELA DE INGENIERA QUIMICA E INGENIERIA DE ALIMENTOS
ASIGNATURA: QUIMICA GENERAL II CICLO I/2016
CARRERA: INGENIERIA QUIMICA E INGENIERIA DE ALIMENTOS
MATERIAL DE APOYO: TERMODINÁMICA QUÍMICA
[pic 1]
MATERIAL DE APOYO: TERMODINÁMICA QUÍMICA
Conceptos básicos Termodinámicos
1. Termoquímica
Es la parte de la química que se encarga de analizar las variaciones de energía (calor) que acompañan a los cambios físicos y reacciones químicas.
En nuestra vida cotidiana se producen muchas reacciones químicas que producen calor, otras lo absorben
Ejemplos:
a) Cuando se ingiere una naranja u otro tipo de fruta se produce la siguiente reacción química:
C12H22O11(s) + 12O2(g) [pic 2]12CO2(g) + 11H2O(g) + calor
b) La fotosíntesis que se realiza en las hojas de las plantas:
6CO2(g) + 6H2O(g) + energía solar [pic 3]C6H12O6(s) + 6O2(g)
(hν)
c) Reacción de combustión:
C3H8(g) + 5O2(g) [pic 4] 3CO2(g) + 4H2O(g) + calor
La mayoría de las reacciones químicas involucran cambios de energía y más del 90% de energía producida en nuestra sociedad proviene de las reacciones químicas.
2. termodinámica
El estudio de los cambios energéticos es muy importante dentro del campo de la Química, ya que las reacciones químicas van siempre acompañadas de transferencia de energía. La parte de la química que estudia las relaciones entre la energía y los cambios químicos se llama Termodinámica Química.
3. Sistema termodinámico
Es una parte especifica bien definida del universo de interés para nosotros (es algo que nosotros limitamos) es decir, es una parte del universo que se aísla para su estudio.
Para los químicos, el sistema incluye las sustancias implicadas en cambios físicos y reacciones químicas. Todo lo que se existe alrededor del sistema constituyen su entorno o alrededores.
Ejemplos de sistemas termodinámicos son el agua de un vaso; una porción de aire, volumen definido de gasolina, el aceite del cilindro de un motor, un océano, una estrella, una reacción química, el butano de una bombona, una pila eléctrica y un ser vivo.
En una reacción de neutralización acido-base, que se realiza para encontrar el calor liberado tenemos lo siguiente:
El sistema, son las sustancias que participan en dicha reacción, los cuales son el ácido clorhídrico HCI e hidróxido de sodio NaOH, todo lo externo al sistema se llama entorno o alrededores.
[pic 5][pic 6] ac + [pic 7]ac[pic 8]
4. Entorno
Es el resto del universo externo al sistema.
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5. Tipos de sistemas
Sistema abierto: se intercambia (masa) y energía, generalmente en forma de calor con sus alrededores.
Ejemplo: Cuando tenemos una cantidad de agua en un recipiente abierto, hay escape de moléculas de agua en forma de vapor.
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Sistema cerrado: Permite la transferencia de energía (calor), pero no de masa.
Ejemplo: Cuando tenemos una cantidad de agua en un recipiente cerrado, el vapor de agua no puede escaparse o condensarse en dicho recipiente.
[pic 11]
Sistema aislado: No permite la transferencia de masa o energía.
Ejemplo: Termos y bombas calorimétricas.
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Propiedades termodinámicas: Extensivas, intensivas
Las Propiedades termodinámicas, se conocen como variables termodinámicas, estas se pueden dividir en: variables intensivas y variables extensivas.
Variables intensivas, No dependen de la cantidad de materia del sistema, Ejemplo: T, P, densidad.
Variables extensivas. Dependen de la cantidad de materia del sistema. Es una magnitud cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe. Ejemplo: m, V, Energía. Son aditivas.
Ejercicio.1 En la siguiente figura identifica las variables intensivas
[pic 14][pic 15]
Ejercicio 2: se tienen dos beaker con 25mL y 100mL de agua, ambos a 25°C y la densidad de ambas masas es de 1 g/ml.
Al mezclar ambos volúmenes: ¿cual es valor del volumen, de
la temperatura y de la densidad?
Primera ley de la termodinámica
Calor
Es una forma de energía que puede ser liberado o absorbido en las reacciones químicas o cambios físicos.
Es la energía que se transfiere entre dos cuerpos que están a diferente temperatura (el flujo de calor se da desde un objeto caliente hacia un frio).
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Temperatura
Mide la intensidad del calor.
Es una medida cualitativa relacionada con la sensación de caliente o frío.
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La temperatura no depende del número de partículas que hay en un recipiente. Por ejemplo, la temperatura de un recipiente pequeño con agua hirviendo es la misma que la temperatura de una olla de agua hirviendo, a pesar de que la olla sea mucho más grande y tenga millones y millones de moléculas de agua más que el recipiente pequeño.
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Energía
Es un término bastante utilizado a pesar de que representa un concepto muy abstracto. Por ejemplo cuando alguien se siente cansado, se suele decir que no tiene energía. A diferencia de la materia, la energía se reconoce por sus efectos, no puede verse, tocarse, olerse o pensarse.
La energía se define como la capacidad para efectuar un trabajo o para transferir calor
Trabajo: Es ejercer una fuerza en una distancia (w= f.d).
Todos los procesos físicos y químicos están acompañados por transferencia de energía.
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Tipos de energía
Energía cinética:
Es la responsable del movimiento de un objeto
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Ejemplo: Al dejar caer un objeto, su energía potencial se convierte en energía cinética.
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Energía radiante (E. Solar):
Es la responsable del calentamiento de la atmosfera y de la superficie terrestre, también contribuye al crecimiento de las plantas e influye sobre el clima.
La E. radiante proviene del sol y es la principal fuente de energía de la tierra.
Ejemplo: 6CO2(g) + 6H2O(g) + energía solar[pic 22]C6H12O6(s) + 6O2(g) (hν)
[pic 23] [pic 24]
Energía potencial
Es la energía almacenada que posee un objeto debido a su posición
Ejemplo: Una piedra en la cima de una colina tiene mayor energía potencial, y al caer en el agua dicha piedra salpicara más que una semejante que se encuentre en la parte baja de la colina.
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