Termoquimica

Unidad V: TERMOQUÍMICA

Prof. Claudia Pérez

Autor:

Ormalen Díaz

C.I: 25.622.095

MATURÍN, 2015. 

Índice

 Introducción…………………………………………………………03

 Relación entre calor y reacción……………………………………04

 1era y 2da ley de la termodinámica……………………………….05

 Entropía (concepto y ejemplos)……………………………………08

 Ley de Hess………………………………………………………….12

 Entropía y Temperatura…………………………………………….14

 Conclusión…………………………………………………………...17

 Bibliografía……………………………………………………………..

Introducción

La termodinámica es la parte de la física que trata de los fenómenos relacionados con la energía térmica y de las leyes (que a continuación se detallaran) que rigen su transformación en otro tipo de energía. La variación de energía térmica acumulada en un medio en un proceso de calentamiento o de enfriamiento se obtiene como el producto de la masa del medio, por su calor específico y por el salto térmico.

Una vez visto y entendido el significado de la primera ley nos damos cuenta que por sí sola no indica la posibilidad o imposibilidad de un proceso, es decir, el que se cumpla en condición necesaria mal no suficiente. Por tal razón surge la llamada “segunda Ley de la termodinámica” ya que podemos encontrar muchísimos ejemplos de la vida diaria en los cuales cumple la primera Ley pero son procesos imposibles porque no podemos eliminar irreversibilidades como la fricción, las pérdidas de calor al ambiente, el desgaste de los materiales, entre otros.

Las irreversibilidades en un proceso me generan entropía la cual se define como el grado de desorden de las moléculas, por lo que es mayor en los gases que en los líquidos mientras que la entropía de los líquidos es mayor que la de los sólidos. Esto tiene su significado físico porque si subimos la temperatura por ejemplo de un gas, aumentará la energía cinética de las moléculas, habrá más movimiento y aumenta las posibilidades de ocupar más sitios de tal manera que la entropía crece al igual que la energía interna y la entalpía, y estas tres propiedades se pueden expresar en términos de calor especifico debido a que este permanece constante durante todos los procesos al cual pueda ser sometido un sólido o un líquido.

Relación entre Calor y Reacción

Todas las reacciones químicas obedecen a dos leyes fundamentales: la ley de la conservación de la masa y la ley de la conservación de la energía. Cuando una sustancia reacciona se puede liberar energía, se puede almacenar energía o se puede convertir esa energía en otra forma de energía. Por lo tanto cuando ocurre una reacción química se produce una variación de energía.

Esto hace que la energía total de los productos, sea por lo general, distinta de la energía total de los reactivos y en consecuencia, los cambios químicos van acompañados por absorción o liberación de energía.

La relación entre reacción química y energía se manifiesta de varias maneras, una de ellas es en forma de calor, entonces la Termoquímica se ocupa del estudio de los cambios de calor asociados a las reacciones químicas.

Toda reacción química lleva asociada una variación observable de energía que puede manifestarse en forma luminosa, eléctrica, mecánica o calorífica, siendo esta última, con mucho, la más frecuente. Para estudiar un proceso químico desde un punto de vista energético, se suele considerar separadamente el conjunto de sustancias en transformación, denominado genéricamente sistema, del resto, que recibe el nombre de medio o entorno. De acuerdo con lo anterior, las reacciones químicas implican una transferencia de energía que en unas ocasiones se lleva a cabo del sistema al medio y en otras en sentido inverso. Si la reacción lleva consigo un desprendimiento de calor del sistema al medio, se denomina exotérmica. Por el contrario, si el proceso químico implica la absorción de una cierta cantidad de calor del medio por parte del sistema, se denomina endotérmica.

La cantidad de calor desprendido o absorbido en una reacción química, referida a las cantidades de sustancias, en número de moles, que figuran en la correspondiente ecuación química ajustada, se denomina calor de reacción. Se expresa en kilocalorías (kcal) o en kilojulios (kJ) y suele situarse en el segundo miembro de la ecuación; en el caso de que se trate de una reacción endotérmica irá precedido de un signo menos.

Los calores de reacción dependen de las condiciones de presión, temperatura y estado físico (sólido, líquido o gaseoso) del sistema; por ello, cuando se pretendan hacer cálculos de energía deben especificarse en la ecuación química dichas condiciones.

Primera ley de la Termodinámica

La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a un sistema de muchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una energía interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energía interna cambia en:

∆U=UB-UA

Supongamos que el sistema está en el estado A y realiza un trabajo W, expandiéndose.

Dicho trabajo mecánico da lugar a un cambio (disminución) de la energía interna de sistema

∆U=-W

También podemos cambiar el estado del sistema poniéndolo en contacto térmico con otro sistema a diferente temperatura. Si fluye una cantidad de calor Q del segundo al primero, aumenta su energía interna en

∆U=Q

Si el sistema experimenta una transformación cíclica, el cambio en la energía interna es cero, ya que se parte del estado A y se regresa al mismo estado, ∆U=0. Sin embargo, durante el ciclo el sistema ha efectuado un trabajo, que ha de ser proporcionado por los alrededores en forma de transferencia de calor, para preservar el principio de conservación de la energía, W=Q.

• Si la transformación no es cíclica ∆U≠ 0

• Si no se realiza trabajo mecánico ∆U=Q

• Si el sistema está aislado térmicamente ∆U=-W

• Si el sistema realiza

...