Explique los 3 parámetros del ámbito de estudio de la termodinámica

Realice una investigación teórica para responder lo siguiente (Recuerde las citas):

a) Explique los 3 parámetros del ámbito de estudio de la termodinámica (3 puntos)

Dos cuerpos se hallan en equilibrio mutuo solo cuando están igualmente calientes o igualmente fríos: Lo que explica que cuando existe un factor o cuerpo externo que influya sobre el otro, los dos alcanzarán un mismo equilibrio ya sea caliente o frio.

El movimiento perpetuo es imposible: Significa que debe haber una energía que motive el movimiento del cuerpo, ya que al contrario habrá una disminución del movimiento.

La inversión completa de cualquier proceso espontaneo es imposible: No puede haber una copia idéntica de los elementos, ya que cada uno conserva su propiedad ( Picado y Álvarez 2011)

b) Defina brevemente cada uno de los 5 parámetros que utiliza la termodinámica para definir el estado de un sistema termodinámico. (10 puntos, 2 puntos cada parámetro explicado)

- Volumen: Es una magnitud de escala definida como el espacio ocupado por un objeto. Es una función derivada de longitud, ya que se halla multiplicando las tres dimensiones. Su unidad básica es el m3

- Presión: Se denomina presión a la magnitud que mide la fuerza que se ejerce por unidad de superficie. La presión se mide con manómetros o barómetros, según el caso.

- Temperatura: Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio, frío que puede ser medida, específicamente, con un termómetro. En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.

- Composición química: Es la unión de dos o más elementos que forman una sustancia por medio de enlaces químicos.

- Cantidad de sustancia: Se puede definir informalmente en base al número de entidades elementales especificas (átomos, moléculas, iones, etc.) presentes en la muestra, en particular cuando este número se expresa en términos de una cantidad estándar.

c) Investigue concepto de energía según la termodinámica química. (Recuerde las citas) (2 puntos)

La energía se define como la capacidad para efectuar un trabajo. Existen diferentes tipos de energía que son:

- Energía radiante: o energía solar, proviene del sol y calienta la atmosfera y la superficie terrestre.

- Energía mecánica: Energía que se transfiere entre un sistema y sus alrededores. (Picado 2011).

- Energía térmica: Asociada con el movimiento aleatorio de los átomos y las moléculas.

- Energía química: Forma de energía que se almacena en las unidades estructurales de las sustancias. (Chang 2003).

d) Defina en sus propias palabras las tres leyes de la termodinámica. (3 puntos)

Le ley cero establece que si dos sistemas, Ay B, están en equilibrio termodinámico, y B está a su vez en equilibrio termodinámico con un tercer sistema C, entonces A y C se encuentran en equilibrio termodinámico.

La primera ley de la termodinámica podemos definir como la transformación de la energía de una forma a otra sin que exista una creación o destrucción de la misma.

La segunda ley podría definirse como la dirección en que es distribuida la energía después de ser transformadas por medio de la entropía de los cuerpos de más alta temperatura a aquellos de más baja temperatura.

e) Defina que es Calorimetría, capacidad calórica, calor y la fórmula para calcular el calor a partir de la capacidad calórica. (5 puntos)

Calorimetría: Se considera calorimetría al estudio de la medida de las cantidades de calor. Esto se realiza por medio de la transferencia de energía que se pueden estudiar en el laboratorio mediante la observación de variaciones de temperatura y de volumen o de presión que se registran en los alrededores como consecuencia del proceso.(Picado 2011)

Capacidad calórica: Es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como un efecto de Inercia Térmica.(Chang 2003)

Calor: Transferencia de energía entre dos cuerpos que están a diferente temperatura. (Chang 2003).

Fórmula para calcular el calor a partir de la capacidad calórica:

q= ms∆t

q= C∆t

donde m es la masa de la muestra y ∆t es el cambio de la temperatura:

∆t= tfinal – tinicial

f) Defina entalpía. Explique cómo se realiza la Representación escrita del cambio de Entalpía de un proceso. Explique el significado de cada símbolo o palabra en el siguiente caso: ΔH°comb (298,15 K). (5 puntos, 1punto definición, representación 2 puntos, explicar ejemplo 2 puntos)

Entalpía: La entalpía es la cantidad de energía calorífica de una sustancia o sea, es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno.(Chang 2003).

Se dice que es imposible determinar la entalpía de una sustancia ya que solo se mide el cambio. Por lo que la representación escrita del cambio se realiza en donde ∆H representa el calor absorbido o liberado durante una reacción. Para un proceso endotérmico ∆H es positivo (∆H>0) es positivo. Para un proceso negativo (∆H<0)

Ejemplo:

H2O (l) H2O (g) ∆H0 ev (273 K; agua) = 40,6 KJ/mol

En el caso comb (298,15K), en donde ΔH° representa el calor absorbido o liberado durante la reacción; el subíndice a la par de H porque muchos datos termodinámicos son reportados así. “comb” significa entalpia de combustión y (298,15K) es la temperatura que se indica entre paréntesis y en subíndice en Kelvin que es la unidad básica de medida en temperatura).

g) Indique en qué condiciones de presión se puede considerar el cambio de Entalpía igual al Calor (2puntos)

Se puede calcular el cambio en la entropía por medio de la presión constante qent = - ∆H/T a presión y temperaturas constantes. Se aplica cuando se produce cualquier cambio de presión y temperatura constantes. (Atkins 2005)

Indique la definición de cada tipo de entalpía, y la forma en que se calcula, si existen fórmulas las debe detallar indicando que significa cada símbolo de la misma. (14 puntos)

Tipo de entalpía Definición Forma en que se calcula

∆H Mezcla

∆H Fusión

∆H Evaporación Da a conocer los cambios de calor que se producen

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