La termodinámica es una rama de la física que estudia las relaciones entre el calor, la energía y el trabajo. Un aspecto clave de esta disciplina es la entropía, que mide el grado de desorden molecular en un sistema.
Aquel que recibe un cuerpo o un objeto y hace que aumente su temperatura sin afectar su estructura molecular.
Termodinámica metalúrgica
ESTADO TÉRMICO
Cuatro propiedades observables o variables de estado
X
V
P
T
Se refiere al estado de agregación
ENERGÍA
La energía (J), en forma de trabajo, es usada para mover un objeto en contra de una fuerza
𝟏𝑱= 𝒌𝒈𝒎𝟐/𝒔𝟐
Capacidad para realizar un trabajo
o transferir calor
W= F*d
Termoquímica
Primera ley de la termodinámica
Estudio dirigido a las relaciones entre el calor, la temperatura, la presión y la composición química.
EQUILIBRIO TERMODINÁMICO
Equilibrio químico
Composición química no cambia con el tiempo
Equilibrio térmico
Temperatura constante en todos los puntos del sistema
Equilibrio mecánico
La presión no cambia con el tiempo en algunos puntos
Ecuación de Van der Waals
La ecuación trata de considerar el volumen finito de las moléculas individuales en un gas no ideal y las fuerzas de atracción entre ellos
Ley de las Presiones Parciales de Dalton
Ley de los Gases Ideales
LEY DE GASES IDEALES
P𝑽 =nRT
TERMINOS
PROCESO ADIABÁTICO
Aquel que ocurre dentro de un sistema y no existe transferencia de energía de o hacia sus alrededores
COMPONENTE
Número mas pequeño de especies químicas que puede variar independientemente, mediante los cuales se puede expresar la composición de cada fase
FASE
Una parte o el total e un sistema, propiedades físicas homogéneas.
PRESIÓN
Presión atmosférica
Presión que ejerce el aire en el ambiente
y puede con la altura del lugar
Se define como la
fuerza por unidad de área
Puede expresarse
ATM
Torr
Pascales
SISTEMA
ABIERTO
CERRADO
No intercambia materia con sus alrededores
HETEROGÉNEO
2 o más fases
HOMOGÉNEO
1 fase
TEMPERATURA
Parámetro que determina el sentido
el cual tiene efecto el flujo de calor
Escala de temperatura
ºF=9/5 (ºC+32)
ºC=5/9 (ºF-32)
K=Cº+273.15
Propiedades
Intensivas
No dependen de la cantidad de materia
Densidad
Temperatura
Extensivas
Dependen de la cantidad de materia en el sistema
Masa
Volumen
PROCESOS
Evaporacion de un liquido
Fusión de solidos
Isobárico reversible
Se sabe que a presión constante el calor y el cambio de entalpia son iguales
Reversible adibático
no entra ni sale calor por lo que δqrev
= 0 entonces: ∆S=0
Segunda Ley de la termodinámica
Enunciado de Clausiois
No es posible ningún proceso cuyo único resultado sea la extracción de calor de un cuerpo frío a otro más caliente.
Enunciado de Kelvin - Planck
No es posible un proceso que convierta todo el calor absorbido en trabajo.
De la segunda ley de la termodinámica se deduce que para que un proceso sea espontáneo, la entropía del universo debe aumentar, esto es ∆Suniv>0
La cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo
Entropía
Magnitud termodinámica que indica el grado de desorden molecular de un sistema. La entropía de un sistema depende de sus estados inicial y final
ENERGÍA DE GIBBS
Proceso reversible
Los procesos reales nunca son reversibles pero pueden acercarse a esta condición
Al final del mismo el sistema puede restablecerse a su estado inicial
Entalpía
La cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
Permite expresar la cantidad de calor intercambiado durante una transformación isobárica.
H= E + PV
Capacidad calorífica
Dos tipos de procesos
Capacidad calorífica a volumen constante (Cv)
Capacidad calorífica a presión constante (Cp)
Cantidad de energía necesaria parqa elevar 1°C la temperatura de una muestra determinada de material.
Unidades SI: julios/kelvin (kelvin) o cal/°C
CALOR LATENTE
Energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase
Calor de vaporización
De líquido a gaseoso
Calor de fusión
De sólido a líquido
CALOR
Energía intercambiada entre un cuerpo y su entorno por el hecho de encontrarse a distinta temperatura
Primera Ley de la Termodinámica
La energía total de un sistema aislado es constante aunque esta puede cambiar de una forma a otra. La energía interna de un sistema puede variar como consecuencia del intercambio de calor y de trabajo con los alrededores
ΔE =Q+W
ΔE =E2+ E1=Q+W
Funciones
Termodinámicas
Energia libre de Gibbs (G)
Entropia (S)
Entalpia (H)
Capacidad calorífica (Cp)
Energía Interna (E)
FUNCIONES DE ESTADO.
Se llama así si al pasar de un estado inicial a otro final el incremento en dicha función es independiente de la trayectoria que une ambos estados
¿QUÉ ES TERMODINÁMICA?
1883
Ciencia que estudia los cambios que se efectúan
en la materia y la energía asociada con dichos cambios