Termodinamica

Termodinámica

La termodinámica es el estudio de los cambios de energía que acompañan los cambios físicos y químicos. Un aspecto importante de las leyes de la termodinámica química es que nos capacitan para predecir si una reacción química en particular es teóricamente posible bajo una serie de condiciones dadas. Se dice que una reacción es espontánea cuando presenta una tendencia general para su realización por su propia cuenta. Los principios Termodinámicos pueden también utilizarse para determinar la magnitud de una reacción espontánea: la posición de equilibrio. La obtención máxima de productos de una reacción está limitada por el estado de equilibrio de la reacción.

Sin embargo, la termodinámica no tiene nada que decir acerca de la velocidad o mecanismo de una reacción espontánea. Estas preguntas son de interés para la cinética química. Algunos cambios espontáneos ocurren muy lentamente. La forma estable del carbono bajo condiciones ordinarias es el grafito, no el diamante. El cambio de diamante a grafito, sin embargo, es termodinámicamente espontáneo. Pero, este cambio, es tan lento que no se puede observar a temperaturas y presiones ordinarias.

Primera ley de la termodinámica.

Muchos científicos a finales del siglo XVIII y comienzos del XIX estudiaron las relaciones entre trabajo y calor. La termodinámica tuvo sus orígenes en estos estudios. En la década de 1840, se hizo claro que:

1. Trabajo y calor son formas de una clasificación mayor llamada energía.

2. Una forma de energía puede convertirse en otra forma.

3. La energía no puede crearse ni destruirse.

La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía: la energía puede convertirse de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse. En otras palabras, la energía total del universo es una constante.

En la aplicación de los conceptos Termodinámicos, frecuentemente concentramos nuestra atención en los cambios que se realizan dentro de límites definidos. Esa parte de la naturaleza que incluimos dentro de estos límites se llama un sistema, el resto se llama los alrededores. Por ejemplo, una mezcla de compuestos químicos puede construir un sistema. El recipiente y lo demás alrededor del sistema construyen lo que se llama los alrededores.

Se supone que un sistema tiene una energía interna, E, la que incluye todas las formas posibles de energía atribuibles al sistema. Las contribuciones importantes a la energía interna de un sistema incluyen las atracciones y repulsiones entre los átomos, moléculas, iones y partículas subatómicas que forman el sistema y la energía cinética de todas sus partes.

De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, la energía interna de un sistema aislado es constante. El valor real de E para cualquier sistema no se conoce y no puede calcularse. Sin embargo, la termodinámica se refiere solamente a los cambios energía interna y a la medida de estos cambios.

El estado de un sistema puede definirse especificando los valores de propiedades tales como temperatura, presión y composición. La energía interna de un sistema depende del estado del sistema y no de como el sistema llegó ese estado. La energía interna, por consiguiente, se llama una función de estado. Considere una muestra de gas ideal, que ocupa un volumen de un litro a 100K y 1 atm de presión (estado A). A 200K y 0.5 atm (estado B), la muestra ocupa un volumen de 4 litros. De acuerdo con la primera ley, la energía interna del sistema en el estado A, EA es una constante, como es la energía interna del sistema B, EB.

Se puede deducir que la diferencia de las energías internas de los dos estados ΔE, es también una constante y es independiente del cambio tomado entre el Estado A y B.

No existe diferencia alguna, sea que el gas

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