作者：Diana Cova 1 年以前
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En el cero absoluto de temperatura (0 grados K o -273.15C) la entropía de un cristal ordenado es cero
Combina las dos funciones de estado Entalpía y Entropía
ΔG=ΔH-TΔS
Medida de grado de dispersión en un sistema entre diferentes posibilidades en que ese sistema pueda contenerla
Aumenta en un proceso espontáneo y se mantiene constante en un proceso que se encuentre en equilibrio.
Δ U = Q - W
La variación de la energía interna (Δ U), una función de estado, está definida si conocemos los estados inicial y final. pues tanto el calor como el trabajo no son funciones de estado.
Si el intercambio de energía tiene lugar a través de una acción que no es macroscópicamente ordenada, el intercambio de energía tiene lugar en forma de calor
Si el intercambio de energía se produce a través de una acción macroscópicamente ordenada, el intercambio de energía tiene lugar en forma de trabajo mecánico.
Qp = ΔH = ΔU + p*ΔV
Qp = ΔH
calor a presión constante es igual al cambio de entalpía
En procesos químicos que frecuentemente se llevan a cabo a presión constante (presión atmosférica), el calor de reacción es igual al cambio de entalpía
Las propiedades termodinámicas de un sistema, por ejemplo, la presión y el volumen, la ley cero agrega la temperatura
ideas importantes
2 la igualdad de temperatura como una condición para el equilibrio térmico de dos sistemas o entre partes del mismo sistema.
3 la existencia de una relación de variables independientes del sistema y la temperatura llamada ecuación de estado.
1 la existencia de una variable de estado llamada temperatura.
nos permite diferenciar los cuerpos entre si con respecto a su “grado de calentamiento”
Es una propiedad del sistema lo identificamos con su temperatura, que resulta ser un valor macroscópico medible
ΔH:>0
Absorve calor del entorno
ΔH:<0
Desprende calor al entorno
en función de la reversibilidad del proceso
Proceso irreversible:
Los estados intermedios de transformación no son de equilibrio
Proceso reversible:
Se realiza a través de múltiples estados de equilibrio. Puede ser invertido sin causar cambios ni en el sistema ni en el entorno
* Procesos diatérmicos:
permiten el paso del calor con facilidad.
* Procesos politrópicos:
en los que todas las variables cambian
* Procesos isoentrópicos:
en estos procesos la entropía no se altera (sin cargas y químicamente inertes)
de acuerdo a la variable que permanece constante
* Adiabático:
sin intercambio de calor. (Q=0)
* Isobárico:
a presión constante
* Procesos isocóricos:
a volumen constante.
* Procesos Isotérmicos:
a temperatura constante
Se halla en equilibrio térmico si todas las partes o cuerpos que lo forman están a la misma temperatura
Es aquella cuyo valor no depende del tamaño ni la cantidad de materia del sistema.
Por ejemplo la temperatura y la presión.
Mismo valor para un sistema que para cada subsistema
Es una magnitud cuyo valor es proporcional al tamaño del sistema que describe.
Puede ser expresada como suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema original.
Por ejemplo la masa y el volumen.
Las funciones que no son de estado representan procesos en los que las funciones de estado varían
NO el calor y el trabajo
Porque su valor depende del tipo de transformación que experimenta un sistema desde su estado inicial a su estado final.
Por ejemplo, la energía interna y la entropía
Describen la condición física del sistema
Restricciones de un conjunto o varibales termodinámicas deol sistema
Por ejemplo limitaciones geométricas: largo, ancho, volumen; propiedades mecánicas: presión, tensión
Son las magnitudes que se emplean para describir el estado de un Sistema Termodinámico.
Temperatura
Macroscópico
en kelvin (K) la escala Celsius se emplea con frecuencia. La conversión entre las dos escalas es:
la escala Celsius se emplea con frecuencia. La conversión entre las dos escalas es:
T (K) = t (ºC) + 273.
La temperatura es una magnitud que determina el sentido en que se produce el flujo de calor cuando dos cuerpos se ponen en contacto
Microscópico
A temperatura de un sistema está relacionada con la energía cinética que tienen las moléculas que lo constituyen.
Presión
pascales (Pa) La atmósfera es una unidad de presión comúnmente utilizada. Su conversión a pascales es:
1 atm ≅ 1x 10 ´5 Pa
Fuerza por unidad de área aplicada sobre un cuerpo (p = F/A [=] 1N/m2 [=] 1 Pascal [=] 1 J/(m*s2))
volumen
Metros cúbicos (m3) Si bien el litro (l) no es una unidad del Sistema Internacional, es ampliamente utilizada. Su conversión a metros cúbicos es:
1 l = 1 x 10-3 m3
Espacio tridimensional que ocupa el sistema
Masa
kilogramos (kg) o número de moles (mol).
Cantidad de sustancia que tiene el sistema
dependientes
independientes
Cuando un sistema se encuentra en equilibrio, las variables termodinámicas están relacionadas mediante una ecuación denominada ecuación de estado.
su validez está limitada al intervalo de valores medidos y su precisión depende de la precisión experimental con que fueron determinados.
expresa los resultados de experimentos en los cuales se miden las variables termodinámicas de un sistema con la mayor precisión posible, dentro de un intervalo limitado de valores.
representa las características de un sistema y se determina experimentalmente o mediante una teoría molecular.
Rama de la física relacionada con el calor, el trabajo, la temperatura y la energía térmica e interna
Temas de la ciencia fisica combinados como una disiplina educativa
Algebraico
Calculo integral
Calculo diferencial
.
Quimica inorganica
Estudio de la síntesis y comportamiento de compuestos inorgánicos y organometálicos.
Quimica organica
Involucra el estudio científico de compuestos a base de carbono, hidrocarburos y sus derivados
Es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química.
Estudia la composicion quimica de un materiial o muestra diferentes metodos, cuantifica cuenta
Rama de la fisica que se aplica a la teoría de probabilidades, que contiene matemática con herramientas para hacer frente a grandes poblaciones, para el estudio del comportamiento termodinámico de sistemas compuestos por un gran número de partículas .
Es la rama de la química que se dedica a la síntesis y el estudio de las sustancias de propiedades magnéticas interesantes
Es el estudio científico de las transformaciones durante el flujo y almacenamiento de energía.
FORMAS DE TRANSFERENCIA DE CALOR
convección
Los gases muy calientes tienden a subir, ya que su densidad disminuye, mientras que los gases fríos alejados de la flama, por tener una densidad alta, bajan y se establece un movimiento de partículas que se transmiten entre ellas calor.
convección de calor
Cuanto mayor sea la libertad de movimiento, más eficaz será la convección funciona excelentemente en un gas, algo peor en un líquido y extremadamente mal en un sólido
e refiere a la transmisión de energía térmica en un fluido mediante el movimiento del propio fluido.
radiación
Es capaz de llegar a enormes distancias y se transmite incluso a través del vacío.
Es la transmisión indirecta de energía térmica debida a la emisión y absorción de ondas electromagnéticas por las cargas que constituyen la materia
conducción
se calienta un cuerpo, las moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las que las rodean hasta que todas las moléculas del cuerpo se agitan
la resistividad térmica
La inversa de la conductividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
La conducción de calor
es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo y entre diferentes cuerpos en contacto.
La naturaleza de las sustancias:
Una propiedad física que mide la capacidad de conducción de calor o capacidad de una substancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto se llama conductividad térmica
La superficie de contacto
Mientras mayor sea la superficie de contacto la velocidad de transferencia de calor es mayor
La diferencia de temperatura
Mientras más alto sea el valor de la diferencia de temperatura, la velocidad de transferencia de calor es mayor
se transfiere de un cuerpo a mayor temperatura a un cuerpo de menor temperatura
Latente
Cuando no cambia su temperatura pero si el estado de agregación
Q=m*λ
Q= Calor latente [=] Julios m= Masa del cuerpo [=] Kg λ = calor latente(vaporización o fusión)[=] J/Kg
Sencible
Cuando cambia la temperatura del sistema pero no cambia su estado de agregación)
Q=m*c*(T2-T1)
Q= Calor sensible [=] Julios m= Masa del cuerpo [=] Kg c= Calor específico [=] J/kg·K T2=Temperatura final [=] K T1 Temperatura inicial [=] K
Fase
A una entidad de un sistema material que es uniforme en composición química y estado de agregación. Puede ser parte de un sistema o todo el sistema. Tiene composición y propiedades uniformes
Heterogeneo
si posee dos fases o más
Homogeneo
si posee una sola fase.
Tipos de limites
Su capacidad para transferir materia y energía
CERRADO
: Sistema que no intercambia materia y sí energía con su entorno
AISLADO
Sistema que no intercambia materia ni energía con su entorno
ABIERTO
Sistema que intercambia materia y energía con su entorno
Energía mecánica
Es la suma de su energía cinética y su energía potencial
Energía potencial Ep
Es una energía que resulta de la posición o configuración del objeto.
Ep =m*g*h
energía cinética Ec
Es la energía del movimiento
Ec = 1/2 mv2
Energía interna U
Es la suma de todas las energías de todas las partículas que forman el sistema
Nuclear
a relacionada con los fuertes enlaces dentro del núcleo del átomo
Química
La energía interna relacionada con los enlaces atómicos en una molécula
Latente
La energía interna relacionada con la fase de un sistema
Sensible
La porción de la energía interna de un sistema relacionada con la energía cinética de las moléculas
Giro
estas partículas también giran en torno a sus ejes
Interna
Macroscópicas
Son las que posee un sistema como un todo en relación con cierto marco de referencia exterior, como las energías cinética y potencial.
Microscópicas
son las que se relacionan con la estructura molecular de un sistema y el grado de la actividad molecular, y son independientes de los marcos de referencia externos.
Traslacional
Movimiento en el espacio con cierta velocidad, energia cinetica de translacion
Vibracional
Para los gases, la energía cinética se debe sobre todo a los movimientos de traslación y rotación, en los que el movimiento vibratorio se vuelve significativo a altas temperaturas.
Los átomos de este tipo de moléculas podrían vibrar respecto a su centro de masa común, entonces la energía de este movimiento de “vaivén”
Rotacional
Los electrones de órbitas exteriores tienen energías cinéticas más grandes
Los átomos de las moléculas poliatómicas rotan respecto a un eje y la energía relacionada con esta rotación
Electrónica
Eenergia de electrones rotacional y vibracional
Intramolecular
(entre molécula)
Intermolecular
(de enlaces entre los átomos que forman la molécula
Fuerza * Desplazamiento = Newton * metro = Joule
Fuerza = masa * aceleración = Kg * (m/s2) = Newton
Es decir, sistemas cuyas variables termodinámicas no varían con el tiempo y estudia el cambio sufrido por las variables del sistema entre dos estados diferentes (inicial y final).
Transferencia de calior en cambios de estado
cuando una sustancia cambia de fase absorbe o cede calor sin que se produzca un cambio de su temperatura. El calor Q que es necesario aportar para que una masa “m” de cierta sustancia cambie de fase es igual a Q donde λ se denomina calor latente de la sustancia y depende del tipo de cambio de fase.
Q=m λ
Las moléculas están alejadas unas de las otras, se pueden mover por todo el recipiente que las contiene y solamente interaccionan cuando están muy próximas entre sí, en el momento en el que chocan
Un gas adopta la forma del recipiente que lo contiene y tiende a ocupar todo el volumen disponible
Los átomos y moléculas vibran, alrededor de sus posiciones de equilibrio estable, cada vez con mayor amplitud a medida que se incrementa la temperatura
Los átomos y moléculas siguen unidos por las fuerzas de atracción, pero pueden moverse unos respecto de los otros, lo que hace que los líquidos se adapten al recipiente que los contiene pero mantengan un volumen constante
se va incrementando la temperatura a medida que se aporta calor al sistema. La vaporización del agua requiere de gran cantidad de calor
Un sólido tiene, en ausencia de fuerzas externas, un volumen fijo y una forma determinada
Cuando se incrementa aún más la temperatura, se vencen las fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos y moléculas en el líquido.
Calor especifico c
A presion o volumen constante
cp y cv.
Las dos clases de intercambio de calor sensible más frecuentes son: a presión constante y a volumen constante
Molar
en el caso de sustancias gaseosas, conviene usar el mol como unidad de masa
c = C/n
n = número de moles ( n= m/M, M=masa molar)
S.I el J/mol•K cal/mol•ºC
se obtiene a partir de la capacidad calorífica y representa la dificultad con que una sustancia intercambia calor con el entorno.
c= C/m
es independiente de la masa.
u capacidad calorífica por unidad de masa
m
S.I el kilogramo ( kg ) el gramo ( g )
C
Es la cantidad de calor que el cuerpo tiene que intercambiar con su entorno para que su temperatura varíe un kelvin.
c
Es la cantidad de calor que la unidad de masa de la sustancia tiene que intercambiar con su entorno para que su temperatura varíe un kelvin.
S.I el julio por kilogramo por kelvin ( J/kg•K ) la caloría por gramo y por grado centígrado ( cal/g•ºC )
Capacidad calorifica C
Vareacion de temperatura ∆T
Viene determinada por la diferencia entre la Temperatura inicial y la final ∆T = Tf -T
S.I el kelvín ( K ) el grado centígrado o celsius ( ºC )
Calor intercambiado Q
Cantidad de energía térmica intercambiada con el entorno
S.I el julio ( J ) la caloría ( cal ). 1 cal = 4.184 J
es la relación que hay entre el calor suministrado al cuerpo y su incremento de temperatura
C= Q/(Tf- Ti) = Q/ΔT
Se relacionan el calor específico (c) y los calores latentes de vaporización y fusión ( λv, λf )
C=Capacidad calorifica Q= Calor sensible o latente [=] Julios m= Masa del cuerpo [=] Kg T2=Temperatura final [=] K T1 Temperatura inicial [=] K
S.I el julio por kelvín ( J/K) la caloría por grado centígrado ( cal/ºC )
Es la cantidad de calor que el cuerpo tiene que intercambiar con su entorno para que su temperatura varíe un kelvin
La energía que se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánico
Es una transferencia de energía que no se debe a una diferencia de temperatura
W = P * ΔV
W= P*( V2-V1)
Si el volumen final es menor que el inicial, quiere decir que el gas se comprimió y entonces se dice que el trabajo es de compresión
El volumen final es mayor que el volumen inicial, quiere decir que el gas se expandió y entonces se dice que el trabajo es de expansión.
