Aplicación de la tercera ley de la termodinámica.

Aplicación de la tercera ley de la termodinámica

Resumen

La razón por el cual se realizó este experimento fue para determinar la entropía del sistema y la temperatura de equilibrio, para lo cual hacemos uso de hielo, sal y agua destilada caliente (a 50 oC) para este proceso y poder pasar a los cambios de calos y cambio de entropía a una presión constante.

Para poder determinar la temperatura de equilibrio hicimos uso del método de la transferencia de calor, pues esta relaciona los calores que desprende y absorbe una sustancia, (hielo y agua destilada caliente) las variables que se midieron son las masas de cada uno de los compuestos y las temperaturas de cada sustancia, y la temperatura de equilibrio de la mezcla de las dos sustancias.

Específicamente lo que se derrite no es el hielo, sino la mezcla del hielo y la sal llamado "eutéctico". Cuando la sal NaCl (Na+, Cl-) entra en contacto con el hielo, los iones se arreglan alrededor de las moléculas de agua, que son polares (H2δ+, Oδ-) y viene a formar un compuesto (H2O).(NaCl). Para este re-arreglo hacen falta solamente unos pequeños movimientos de átomos, y se hace por lo tanto en fase sólida.

Una vez determinadas las temperaturas, se logra determinar los cambios de entropía, y el rendimiento de la transformación del sistema, basados por los datos reunidos por los grupos, mostrados a continuación.

Colocar tablas

1.- Introducción.-

La tercera ley de la termodinámica, está referida a los desprendimientos de calor en los procesos de transferencia termodinámica, en condiciones específicas de presión y temperatura.

Estas transferencias termodinámicas pueden ser consideradas como fenómenos físicos, o como fenómenos químicos. Los primeros están referidos a cambios de estado de la materia por modificación en la temperatura; estos fenómenos que ocurren en un sistema aislado, se pueden presentar por transferencia de calor

Solido – Solido
Solido – Liquido
Liquido – Gas

En cambio los segundos fenómenos ocurren en las transformaciones químicas en todos sus estados de agregación molecular, a T= 0 su entropía es 0, a T= 25 oC es condición Estándar.

2.-Objetivos.-

- Efectuar una mezcla de hielo líquido en un sistema aislado, para determinar la energía de desorden u ordenamiento molecular, que acompaña a la transferencia termodinámica, empleando el método de la transferencia de calor.

- Evaluar la información para representar un diagrama de cambio de entropía del sistema versus la masa del líquido que se mezcla con el hielo, y calcular el rendimiento del proceso termodinámico, como una relación de equilibrio experimental a equilibrio teórico.

3.- Fundamento Teórico.-

Entropía.- Se entiende por entropía a un tipo de magnitud física que calcula aquella energía que existe en un determinado objeto o elemento pero que no es útil para realizar un trabajo o esfuerzo. La entropía es aquella energía que no es utilizable ante el advenimiento de un proceso termodinámico, por ejemplo, la puesta en circulación de una determinada cantidad de energía a partir de la reacción de uno o más elementos. Así, en términos más cercanos al léxico común, la entropía podría ser descripta como la energía que resulta desechable ante un proceso termodinámico, aquella energía que no es utilizada y que por tanto no es considerada útil para tal proceso.

En termodinámica, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que para un sistema termodinámico en equilibrio mide el número de micro estados compatibles con el macro estado de equilibrio, también se puede decir que mide el grado de organización del sistema, o que es la razón de un incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema.

Entropía y desorden.- Coloquialmente, suele considerarse que la entropía es el desorden de un sistema, es decir, su grado de homogeneidad. Por extraño que parezca, se puede crear una medida para el desorden; es la probabilidad de un estado particular, definido aquí como el número de formas en que se puede armar a partir de sus átomos.

Imagínense dos envases de un litro de capacidad que contienen, respectivamente, pintura blanca y pintura negra; con una cucharita, se toma pintura blanca, se vierte en el recipiente de pintura negra y se mezcla; luego se toma pintura negra con la misma cucharita, se vierte en el recipiente de pintura blanca y se mezclan; el proceso se repite hasta que se obtienen dos litros de pintura gris, que no podrán reconvertirse en un litro de pintura blanca y otro de pintura negra; la entropía del conjunto ha ido en aumento hasta llegar a un máximo cuando los colores de ambos recipientes son sensiblemente iguales (sistema homogéneo).

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