Equilibrio Quimico

INFORME DE LABORATORIO

PRACTICA # 4

EQUILIBRIO TÉRMICO

OBJETIVOS

 Demostrar la ley cero de la termodinámica.

 Cuantificar la cantidad d energía que un cuerpo cede o recibe de una sustancia de trabajo.

 Determinar la temperatura de equilibrio.

INTRODUCCIÓN

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, entre otras) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas termodinámicas del sistema.

A este principio se le llama del equilibrio termodinámico. Si dos sistemas A y B están en equilibrio termodinámico, y B está en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C están a su vez en equilibrio termodinámico. Este principio es fundamental, aun siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta después de haberse enunciado las otras tres leyes. De ahí que recibe la posición 0.

MARCO TEORICO

Temperatura

Definir la temperatura no es una cosa sencilla, frecuentemente se dice que la

Temperatura es una propiedad termodinámica intensiva que ayuda a clasificar a los sistemas como calientes o fríos. Esta forma de definir a esta propiedad en ocasiones es confusa y ambigua. Sin embargo, podemos decir que la temperatura es la propiedad termodinámica que se encuentra asociada al equilibrio térmico, o bien, es la propiedad que establece cuando dos o más sistemas que interaccionan entre sí, se encuentra en un estado térmico de equilibrio.

Equilibrio Térmico.

El equilibrio térmico se presenta cuando dos sistemas, uno a mayor temperatura que el otro, se ponen en contacto; en el sistema de mayor temperatura, al transcurrir el tiempo, su temperatura disminuye y por el contrario, el sistema que inicialmente tenía baja temperatura, aumenta, de tal manera que la diferencia de temperaturas disminuirá. Si ambos sistemas se encontraran aislados del entorno y únicamente se presenta la interacción entre ellos, la diferencia en el valor de sus propiedades disminuirá de tal manera que ambos lleguen a las mismas condiciones, y por tanto a la misma temperatura, en este momento lossistemas se encuentran en Equilibrio Térmico.

Ley cero de la termodinámica

Cuando tocamos un objeto, el sentido del tacto nos proporciona la sensación que calificamos como caliente y frío es decir decimos que un cuerpo está a mayor o menor temperatura que otro. Las variaciones de temperatura las apreciamos por los cambios de intensidad de la sensación de calor pero este procedimiento de naturaleza cualitativa no nos permite el acceso a su medición por lo que es necesario estudiar los conceptos que nos llevan a la descripción de los diversos procedimientos de medida de la temperatura.

El estado de un sistema está fijado por los valores de parámetros característicos del mismo. Estos parámetros son las propiedades. Consideremos un sistema A cuyo estado viene determinado por el valor de una longitud.

 Sistema cuyo estado viene determinado por una longitud

El estado del sistema se determina anotando la longitud de la columna de líquido medida desde un nivel de referencia elegido arbitrariamente. La longitud L constituye la propiedad medible. Consideremos un segundo sistema B cuyo estado viene determinado por el valor de la presión P.

 Sistema cuyo estado viene determinado por la presión.

Si los sistemas A y B se ponen en contacto a través de una pared adiabática no existirá interacción térmica pero si la pared es diatérmica se producirá una interacción térmica entre ambos sistemas, que traerá consigo el cambio de los valores iniciales de L y P hasta alcanzar unos valores fijos. Como conclusión, “cuando dos sistemas están separados por una pared diatérmica interactúan mutuamente hasta alcanzar un estado de equilibrio térmico.”

 Sistemas A y B en contacto.

Representemos ahora dos sistemas A y B separados por una pared adiabática y cada uno de ellos en contacto con un tercer sistema C cerrándose todo el conjunto por una pared adiabática

 Sistemas A y B en equilibrio térmico con C.

La experiencia demuestra que los sistemas llegan a alcanzar el equilibrio térmico con C, y que, si la pared adiabática que separa a A de B se reemplaza por una pared diatérmica no tiene lugar ningún otro cambio.

Este hecho experimental confirma la conocida ley cero de la Termodinámica que se puede

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