TERMODINAMICA Y EQUILIBRIO
Jorge TelloEnsayo10 de Febrero de 2019
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TERMODINAMICA Y EQUILIBRIO
NOMBRE: JORGE TELLO MUNDACA.
CARRERA: ING. METALURGIA
NIVEL: 159
ASIGNATURA: FISICOQUIMICA
DOCENTE: JOSE LARA ARISPE
FECHA:19.04.2018
Contenido
OBJETIVOS 4
OBJETIVO GENERAL 4
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 4
CONCEPTUALIZACIÓN DEL SISTEMA 5
PROPIEDADES TERMODINAMICAS 5
PROCESO ISOTERMICO 6
PROCESO ISOBARICOS 7
PROCESO ISOCORICO 8
PROCESO ADIABATICO 9
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA 11
PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA 12
CALCULO DE CALOR 13
CALOR ESPECIFICO Y CAPACIDAD CALORIFICA 14
CALOR ESPECIFICO 14
CAPACIDAD CALORIFICA 14
ENTALPIA 15
LEYES DE LA TERMOQUÍMICA 17
CALOR DE FORMACIÓN Y CALOR DE REACCIÓN A 25 °C. 17
CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE. 18
CALOR SENSIBLE 18
CALOR LATENTE 19
CALOR DE REACCIÓN A TEMPERATURA T. 19
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS. 23
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS DE FORMACIÓN. 25
CONCEPTO DE ACTIVIDAD. 27
CRITERIOS DE ESPONTANEIDAD. 27
ECUACIÓN DE VAN´T HOFF. 28
EJEMPLOS DE EQUILIBRIOS EN SISTEMAS HOMOGÉNEOS Y EN SISTEMAS QUE CONTIENEN FASES CONDENSADAS Y FASE GASEOSA. 29
EQUILIBRIO EN SISTEMAS HOMOGENEOS 29
EQULIBRIO EN FASES CONDENSADAS Y GASEOSAS 29
CONCLUSIÓN 31
BIBLIOGRAFÍA 32
RESUMEN
En el presente informe, se dan a conocer conceptos claves de la termodinámica como lo es la conceptualización de sistemas, leyes de la termodinámica, equilibrio químico y constante de equilibrio. A partir de este estudio, se puede comprender que la termodinámica es aplicable en muchos aspectos en nuestro entorno y como estos afectan al medio. Además, se puede determinar que el calor no es lo mismo que la temperatura, pero si están estrechamente relacionados.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Comprender conceptos principales involucradas en el estudio de la termodinámica.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Conocer aplicación de las leyes de la termodinámica
- Analizar la diferencia entre calor y temperatura
- identificar las clases de sistemas utilizados en la termodinámica
CONCEPTUALIZACIÓN DEL SISTEMA
PROPIEDADES TERMODINAMICAS
Las propiedades termodinámicas son el calor (q), el trabajo (w) y la energía interna (E).
CALOR (q).
El calor en termodinámica se considera como la energía que fluye al entrar en contacto 2 sustancias que se encuentran a diferente temperatura. El calor siempre fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.
Por convención el calor que sale de un sistema tiene signo negativo; mientras que el calor que ingresa a un sistema tiene signo positivo.
El calor no es Función de Estado, depende del camino recorrido.
TRABAJO (w)
El trabajo en termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno.
w = F x d
w= (kg.ms-2).m
w= kg.m2s-2 = 1 Joule
Por convención el trabajo que realiza el entorno sobre el sistema tiene signo positivo; mientras que si el sistema el que realiza trabajo sobre el entorno tiene signo negativo.
El trabajo no es Función de estado, depende del camino recorrido.
ENERGÍA INTERNA (E)
La Energía interna, es la suma de todas las energías existentes en el sistema (cinética, térmica, potencial, etc.).
No se puede determinar, en forma absoluta, por lo tanto, lo que se mide es la variación de energía interna del sistema (Delta de E). [pic 3]
Es propiedad extensiva, dependerá de la cantidad y calidad de materia.
La Energía Interna es función de estado, no depende del camino recorrido.
PROCESO ISOTERMICO
Un proceso isotérmico es aquel que, la temperatura se mantiene constante.
La energía interna depende de la temperatura. Por lo tanto, si un gas ideal es sometido a un proceso isotérmico, la variación de energía interna es igual a cero.
Por lo tanto, la expresión de la 1ª Ley de la Termodinámica
[pic 4]
se convierte en: q = - w
De tal manera que en un proceso isotérmico el calor entregado al sistema es igual al trabajo realizado por el sistema hacia los alrededores.
Gráficamente el w se puede hallar calculando el área bajo la curva del diagrama P-V.
[pic 5]
El trabajo es el área bajo la curva (isoterma)
PROCESO ISOBARICOS
Un proceso isobárico, la presión permanece constante.
La mayoría de los cambios físicos y químicos ocurren a presión constante.
Como hemos visto a presión constante:
[pic 6]
El calor involucrado en el proceso a P = cte. se denota como qP.
El proceso isobárico, en un diagrama PV:
[pic 7]
El trabajo de manera gráfica es área bajo la curva. Tengan en cuenta que, si se calcula de manera gráfica, las unidades del trabajo estarían en atm-L. Normalmente se debe hacer un cambio de unidades a Joule o calorías.
PROCESO ISOCORICO
En un proceso isocórico, el volumen permanece constante.
En un proceso isocórico la variación del volumen sería nula, esto quiere decir que el sistema no ejercería ni recibiría trabajo.
Si la variación del volumen es igual a cero, el trabajo también será igual a cero.
[pic 8]
El grafico PV de un isotérmico será:
[pic 9]
Donde se observa que no hay trabajo, recuerden que el trabajo es el área bajo la curva.
PROCESO ADIABATICO
En proceso adiabático, el sistema es un sistema aislado, el sistema no recibe ni entrega calor al entorno (q = 0).
Un ejemplo de sistemas adiabáticos son los termos, se guarda por ejemplo agua caliente y está se mantiene de esta manera pues no deja salir el calor al entorno.
Por lo tanto, al aplicar la Primera Ley de la Termodinámica, la variación de la energía interna dependerá únicamente del trabajo realizado o recibido por el sistema.
[pic 10]
[pic 11]
Analicemos lo siguiente, para un proceso Adiabático:
Si el volumen de los gases se contrae, entonces la variación del volumen es negativa, por lo tanto, el w tendrá signo positivo. El entorno ejerce trabajo sobre el sistema.
Podemos asegurar que:
[pic 12]
Si el volumen de los gases se expande, entonces la variación del volumen es positiva, por lo tanto, el w tendrá signo negativo. El entorno recibe trabajo del sistema.
Podemos asegurar que:
[pic 13]
LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA
Se dice que dos cuerpos están en equilibrio térmico cuando, al ponerse en contacto, sus estados no cambian. En torno a esta simple idea se establece la ley cero.
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