Fundamentos de Termodinámica Química: Conceptos, Fórmulas y Cálculos

Termodinámica

Ley de Boyle y Gases

Cuando un gas disminuye su presión a 1 atm, su volumen aumenta. La variación de volumen se expresa como: ΔV = V_f - V_i

Cambio de Energía Interna (ΔE)

Cuando se libera calor, el cambio de energía se calcula como:

• ΔE = E_productos - E_reactivos
• Ejemplo: Contenido de energía de 1 mol de SO₂ - Contenido de energía de (1 mol S + 1 mol O₂)

El cambio de energía de un sistema se define por la primera ley: ΔE = Q + W (donde Q es calor y W es trabajo).

Trabajo y Calor

• Trabajo (W): Se define como fuerza por distancia (W = F × d).
• Cálculo de trabajo en gases: W = -P × ΔV (donde P es presión en atm y ΔV es la diferencia de volúmenes).
• Para convertir unidades de L·atm a Joules: W = -ΔV × 101.3

Entalpía de Reacción (ΔH)

• Volumen constante: ΔV = 0.
• Presión constante: ΔE = Q_p - PΔV.
• Definición de Entalpía: ΔH = E + PV.
• Cambio de entalpía: ΔH = H_productos - H_reactivos.

Clasificación de Procesos

• Endotérmico (ΔH > 0): El sistema absorbe calor.
• Exotérmico (ΔH < 0): El sistema libera calor.

Ecuaciones Termoquímicas

Ejemplo: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ | ΔH = -198.2 kJ/mol

Para calcular el calor emitido por una masa determinada (ej. 87.9 g de SO₂):

Gramos de SO₂ → Moles de SO₂ → Kilojoules

Cálculos Avanzados

• Cambio de energía: ΔE = ΔH - PΔV o ΔE = ΔH - RTΔn.
• Calor (q): q = m × s × Δt (donde 's' es el calor específico).
• Capacidad calorífica (C_cal): C_cal = q_cal / ΔT (en kJ/°C).
• Calor absorbido: q_cal = C_cal × ΔT.
• Calor molar: Se calcula relacionando los kJ liberados con los moles del compuesto.