Termodinámica: Conceptos Clave, Sistemas y Principios Fundamentales

La energía de un sistema es la capacidad para realizar un trabajo. Su unidad en el S.I. Es el Julio.La energía interna (U), de un sistema es la energía total de las partículas que lo constituyen.El trabajo (W), es el producto escalar de la fuerza constante, F, por el desplazamiento, Δr, de su punto de aplicación. La temperatura de un cuerpo es la medida de la energía cinética media de sus partículas.El calor (Q), o energía térmica, es la energía transferida entre dos cuerpos que se encuentran a diferente temperatura.El calor de cambio de estado de una sustancia es el calor necesario para que la unidad de masa de dicha sustancia para que cambie de estado a la temperatura carácterística de dicho cambio (por ejemplo, calor de fusión de una sustancia, LF). Sus unidades son J/kg.P=F/S Su unidad en el S.I. Es el pascal (Pa).1 atm = 101300 Pa. La termodinámica es la ciencia dedicada al estudio de los cambios energéticos que tienen lugar en procesos físicos y químicos. La termoquímica es la parte de la química que estudia los cambios energéticos en las reacciones químicas.Clasificación de reacc.Químicas:Exotérmicas: aquellas que desprenden calor a la vez que se forman nuevas sustancias.Endotérmicas: aquellas que sólo tienen lugar si se suministra calor a los reactivos.Sistemas termodinámicos; Sistema abierto:Es aquel que intercambia materia y energía con el entorno, por ejemplo, la evaporación del agua contenida en un vaso. Sistema cerrado:Es aquel que puede intercambiar energía con el entorno pero no materia, por ejemplo, el agua contenida en un recipiente cerrado.Sistema aislado:Es aquel que no puede intercambiar ni materia ni energía con el entorno, por ejemplo, un calorímetro.Variables termodinámicas de un sistema: Son magnitudes que permiten describir un sistema:Extensivas, que dependen del tamaño del sistema, por ejemplo, la masa, el volumen,etc.Intensivas, que no dependen del tamaño del sistema, por ejemplo, la densidad, la presión, la temperatura.Algunas de estas variables se denominan funciones de estado ya que su valor solo depende del estado actual del sistema y no del procedimiento por el cual el sistema llegó al estado actual. Las funciones de estado termodinámicas son la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T).Procesos termodinámicos. Son transformaciones en las que un sistema intercambia energía con su entorno pasando desde un estado inicial de equilibrio a otro estado final de equilibrio.Reversibles: se produce a través de etapas tan cortas que, en cualquier momento, las propiedades del sistema no varían apreciablemente respecto de la etapa anterior ni la siguiente. El sistema se encuentra en equilibrio.Irreversibles: el sistema cambia de manera tan rápida que no tiene oportunidad de restablecer el equilibrio con su entorno.PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA La energía no se crea ni se destruye, por lo que, en cualquier proceso termodinámico, la cantidad total de energía del universo se mantiene constante ΔU = U – Uo = Q + W - El flujo de calor y el de trabajo desde el entorno hacia el sistema son positivos. - El flujo de calor y el de trabajo desde el sistema hacia el entorno son negativos. 1ª) Si el sistema absorbe calor y realiza trabajo, Q > 0, W < 0.="" δu="Q" +=""> → Si |Q| > |W|, entonces ΔU > 0 El sistema gana energía interna si el calor absorbido es mayor que el trabajo realizado. → Si |Q| <>|, entonces ΔU <> El sistema pierde energía interna si el calor absorbido es menor que el trabajo realizado.2ª) El sistema cede calor y se realiza trabajo sobre él, Q < 0,="" w=""> 0. ΔU = Q + W → Si |Q| > |W|, entonces ΔU <> El sistema pierde energía interna si el calor cedido es mayor que el trabajo que se realiza sobre él) → Si |Q| <>|, entonces ΔU >0 El sistema gana energía interna si el calor cedido es menor que el trabajo que se realiza sobre él.