SISTEMAS TERMODINAMICOS Características de los sistemas termodinámicos

SISTEMAS TERMODINAMICOS

1. Características de los sistemas termodinámicos

1.1. Sistemas

Un sistema es cualquier porción del universo que se aísla para su estudio, en el cual se enfoca su atención y todo lo demás que se encuentre fuera del sistema ( alrededores)

Un sistema termodinámico es aquel que permite el intercambio de calor y materia.

1.1.1 Sistema abierto: es un sistema que permite el intercambio de materia y energía.

1.1.2 Sistema cerrado: aquel que permite el intercambio de energía pero no de materia.

1.1.3 Sistema aislado: este sistema no permite el intercambio de materia ni energía; se puede medir la eficiencia de este, al día de hoy no hay un sistema 100% eficiente.

1.2. Estado de sistema: La condición o existencia de un sistema termodinámico en un punto particular y en un determinado instante de tiempo se describe por un conjunto interrelacionado de cantidades susceptibles de ser medidas llamadas propiedades termodinámicas. Nos referimos a la condición descrita por dichas propiedades como Estado.

Presión, volumen y temperatura se conocen como funciones de estado, ya que determinan el valor del sistema y no dependen de la trayectoria del sistema.

ESTADO DE SISTEMA Son las propiedades que caracterizan el

Sistema termodinámico

Numero de moles, volumen

presión, temperatura y estado físico

*cada cambio de temperatura es una nueva función.

1.3. Procesos termodinámicos

Es el cómo se modifica las funciones de estado.

1.3.1. Proceso adiabático: Es aquel que se refiere a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno.

1.3.2. Proceso isotérmico: La temperatura permanece constante, como la energía interna de un gas ideal está en función a la temperatura. Su energía interna es igual a 0.

Q= Δu+W ; Δu=0 Q=W Calor = Trabajo

1.3.3. Proceso Isobárico: La presión permanece constante, se produce variación en el volumen y por lo tanto el sistema realiza trabajo.

1.3.4. Proceso Isométrico: Volumen constante y por lo tanto no se realiza trabajo.

W=0 Calor = energía

2. Primera ley de la termodinámica

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma

2.2. Energía interna:

Se define como la capacidad de hacer un trabajo o transferir calor; existen dos tipos.

Cinética : movimiento ( Cuando estas se suman se obtiene la energía interna ) La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación

E = (1/2)mv2

2.2.1. Potencial: (posición) La energía potencial es el tipo de energía asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo. El concepto energía potencial, U, se asocia con las llamadas fuerzas conservadoras. Cuando una fuerza conservadora, como la fuerza de gravedad, actúa en un sistema u objeto; la energía cinética ganada (o perdida) por el sistema es compensada por una perdida (o ganancia) de una cantidad igual de energía potencial. Esto ocurre según los elementos del sistema u objeto cambia de posición.

2.3. Entalpía:

Es una variable de estado medible de forma precisa puesto que se define en función del volumen, presión y energía interna; es algo paralelo a la primera ley de la termodinámica a un sistema de presión constante.

La entalpia es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que este puede intercambiar con su entorno. Ejemplo: en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpia del sistema es el calor absoluto o desprendido en la reacción.

Δu = Q+W ; ΔH = ΔProductos - ΔHreactivos * H = Entalpia

*si: ΔH = (-) Exotérmica ; si: ΔH= (+) Endodérmica

2.3.1. Entalpia de formación

Como la entalpia depende de la temperatura y la presión, si se desea comparar la entalpia de dos sustancias con esta se hará bajo la misma condición. La entalpia de formación de un elemento es 0 por definición. .Entalpía estándar de formación∆H0f, es el cambio de energía que se produce cuando un mol de un compuesto se forma a partir de sus elementos, a presión de una atmósfera y temperatura de 25 C. El exponente 0 nos indica estas condiciones de presión y temperatura, las que se conocen, como condiciones estándares.

∑∆H(reactivos) = [ a∆H0f de A + b∆H0f de B ]

∑∆H(productos) = [ c∆H0f de C + d∆H0f de D ]

2.3.2. Entalpia de reacción

El concepto de entalpía de reacción, ΔHr. Definimos la entalpía de una reacción química como el calor absorbido o desprendido en dicha reacción química cuando

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