Termodinámica básica

Termodinámica. Calor. Reacciones químicas. Energía interna. Entalpía

  • Enviado por: Alexag
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TERMODINAMICA

Una reacción química consiste en que unas sustancias llamadas reactivos, se transforman en otras llamadas productos de la reacción. Para ello, se rompen unos enlaces (habrá que dar energía para romper esos enlaces) y se forman otros (al formarse un enlace se desprende energía).

Ecuación termoquímica es la representación escrita de una reacción química, haciendo constar en ella el estado físico de cada sustancia, la energía absorbida o desprendida en dicha reacción. Ejemplo:

El carbono (sólido) +hidrogeno (gaseoso) da acetileno (gas).

Las reacciones químicas se clasifican en endotérmicas y exotérmicas.

Se llaman condiciones estándar a 25º (298K) y 1 atmósfera de presión.

ENERGIA INTERNA Y ENTALPIA.

Toda sustancia tiene almacenada energía, que es energía cinética + energía potencial. A esa energía le llamamos energía interna (U); en el sistema internacional se mide en Julios. El valor d la energía interna de un cuerpo no se pude calcular, pero si se puede calcular los incrementos de energía interna.

Llamamos sistema a una porción que consideramos separadamente para su estudio; lo que no pertenece al sistema le llamamos entorno o exterior.

Se llaman variables de estado a ciertas magnitudes que definen el estado de un sistema. Son:

Concentraciones, naturaleza de las sustancias, temperatura, volumen, presión, eta...

Se dice que un sistema es aislado cuando no intercambia ni materia ni energía con el exterior.

Es cerrado cuando no intercambia materia con el exterior, pero sí energía.

Abierto, cuando intercambia materia y energía con el exterior.

INTERCAMBIO DE ENERGIA.

Las dos principales maneras existentes de intercambiar,un sistema, energía con el exterior son dos:

Realizando o recibiendo un trabajo y desprendiendo o absorbiendo calor. El criterio de signos aceptado es el siguiente:

El calor absorbido por el sistema lo consideramos positivo y el calor desprendido negativo.

El trabajo que realiza el sistema lo consideramos negativo y el trabajo del exterior sobre el sistema, positivo.

PRIMER PRINCIPIO DE TERMODINÁMICA.

La energía que se le comunica a un sistema (dándole calor o haciendo ,sobre el sistema, un trabajo) se invierte en aumentar la energía interna del sistema.

Q + W = INCREM U.

ENTALPIA, H.

Es una función termodinámica, igual a:

U + P·V = H.

No se puede hallar el valor absoluto de la entalpía de un sistema pero sí sus incrementos.

NOTA: no se puede calcular el valor absoluto de la H porque tan poco lo podemos hallar en la U.

En una reacción que tiene lugar a presión constante, la variación de Entalpia es igual a:

INCREM H = Qp.

Es decir, en una reacción a presión constante, la variación de
Entalpía es igual al calor que se absorbe o se desprende en dicha reacción. Por ejemplo, cuando se forma un mol de agua líquida a partir de un mol de hidrogeno (gas) y ½ de oxigeno(gas), sé desprenden 285, 83 KJ de calor, si la reacción ha tenido lugar a presión constante.

ENTALPIA ESTANDAR DE FORMACIÓN.

Se llama Entalpía de formación de un compuesto al calor que se desprendería o se absorbería al formarse un mol del compuesto a partir de sus elementos, estando, tanto el compuesto como los elementos en el estado físico que les corresponde. Es decir, en las condiciones estándar (25ºc y 1atmosfera de presión).

FUNCIÓN DE ESTADO.

Es una magnitud tal que, cuando el sistema cambia de un *estado a otro, la variación de dicha magnitud solo depende de cual era el estado inicial y cual es el estado final, pero no depende del camino que se ha seguido para pasar del estado inicial al estado final. La Entalpía es una función de estado, la entropía y la energía interna también son funciones de estado. El trabajo no es función de estado.

*estado: un estado de un sistema viene caracterizado por, el volumen, la presión, la temperatura y las concentraciones de las sustancias que forman el sistema.

Si cambia una de esas variables, decimos que el sistema ha cambiado de estado.

CALORES DE REACCIÓN.

Si una reacción química transcurre a volumen constante entonces el calor absorbido o desprendido en esa reacción es igual al incremento de la energía interna del sistema.

Qv = INCREM U.

Si una reacción transcurre a presión constante, el calor absorbido o desprendido en dicha reacción es igual a la variación de Entalpía.

Qp = INCREM H.

Ley de Hess

Dice que la entalpia es función de estado, es decir, que la variación de entalpia asociada a una reacción química, que se realiza a presión constante, es la misma si la reacción se verifica directamente en una sola etapa que si se realiza en varias etapas.