Quimica A. Prac 3 IPN ESIME

OBJETIVO: Determinar con los datos obtenidos en el laboratorio el trabajo desarrollado en un proceso termodinámico.

CONSIDERACIONES TEORICAS:

Termodinámica: Es materia de la termodinámica estudiar tales interrelaciones que tienen lugar en los sistemas, y sus leyes, que son aplicables a todos los fenómenos naturales, se cumplen rigurosamente ya que están basadas en la conducta de los sistema macroscópicos, es decir son gran número de moléculas en vez de los microscópicos que comprenden un número reducido de ellas. Aún más, la termodinámica no considera cl tiempo de transformación. Su interés se centra en los estados inicial y final de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por la velocidad con que tal cambio se produce.

Energía: La energía de un sistema dado es cinética, potencial o ambas a la vez. La primera es debida a su movimiento, bien sea molecular o del cuerpo como un todo. Por otra parte, la potencial es aquella clase de energía que un sistema posee en virtud de su posición: es decir, por su estructura o configuración respecto a otros cuerpos. El contenido de energía total de cualquier sistema es la suma de las anteriores: y aunque su valor absoluto puede calcularse teniendo en cuenta la famosa relación de Einstein E = mc^2 , donde E es la energía, m la masa, y c la velocidad de la Luz: este hecho nos sirve de poro en las consideraciones ordinarias de la termodinámica.

Trabajo: La cantidad de trabajo que un sistema tiene que realizar respecto a un cierto cambio depende de la oposición que el sistema experimente a su modificación. Cuanto mayor es la resistencia, también lo es el trabajo necesario para sobrepasarla. Para ser más específicos, consideremos la expansión de un gas frente a una presión externa p para un cambio infinitesimal de volumen dV. El trabajo realizado es pdV. Cuando se alcanza este punto, se establece un equilibrio de fuerzas Y ya no hay más cambio de Volumen.

Si continuamos incrementando la presión, esta se llega a hacer mayor que la del gas, y hay una contracción realizándose un trabajo robre el sistema en vez de por el mismo. De aquí concluimos que “se logra un trabajo máximo de un sistema cuando tiene lugar cualquier cambio que sea totalmente reversible”.

CAPACIDAD CALORIFICA A VOLUMEN Y PRESION CONSTANTE

Cuando el volumen se mantiene constante dV = O, y la ecuación siguiente ecuación se reduce a:

Esta ecuación es la relación termodinámica que define C, y nos dice que es la velocidad de cambio de la energía interna con la temperatura a volumen constante.

Sin embargo, cuando la absorción de: calor ocurre reversiblemente a presión constante, entonces p = P, y la ecuación anterior se transforma en:

Pero, si diferenciamos esta ecuación con relación a T a presión constante P obtenemos:

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA

La primera ley termodinámica que establece la conservación de la energía, es decir, ésta ni se crea, ni se destruye. En otras palabras, esta ley se formula diciendo que para una cantidad dada de una forma de energía que desaparece otra forma de la misma aparecerá en una cantidad igual a la cantidad desaparecida. Para ser más específicos consideramos el destino de cierta cantidad de calor q agregada al sistema. Esta cantidad dará origen a un incremento de la energía interna del sistema y también efectuará cierto trabajo externo como consecuencia de dicha absorción calorífica. Por la primera Ley tendremos:

PROCESO ISOCORICO (ISOMETRICO)

Es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante; ΔV = 0. Esto implica que el proceso no realiza trabajo presión-volumen, ya que éste se define como:

ΔW = PΔV

Donde P es la presión (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema).

Q = ΔU

Para un proceso isocórico: es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará a su energía interna, U. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura

Q = nCVΔT

Donde CV es el calor específico molar a volumen constante.

PROCESO ISOBARICO

Es un proceso termodinámico que ocurre a presión constante. En el calor transferido a presión constante está relacionado con el resto de variables mediante:

Dónde: = Calor transferido. = Energía Interna. = Presión. = Volumen.

Un ejemplo de un proceso isobárico es la ebullición del agua en un recipiente abierto. Como el contenedor está abierto, el proceso se efectúa a presión atmosférica constante. En el punto de ebullición, la temperatura del agua no aumenta con la adición de calor, en lugar de esto, hay un cambio de fase de agua a vapor.

PROCESO ISOTERMICO

Las relaciones de energía y el estado de cualquier sistema durante un proceso dependen no solamente de la manera en que el trabajo se ve afectado, sino también de ciertas condiciones experimentales impuestas sobre el sistema como un todo. Dos restricciones tales, de importancia especial involucran procesos efectuados bajo (a) rendiciones isotérmicas (b) adiabáticas. Un proceso isotérmico es cualquiera realizado de manera que la temperatura permanece constante durante toda la operación. A su vez un proceso adiabático es aquél en que no hay absorción ni desprendimiento de calor por parte del sistema.

PROCESO

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