Termodinámica

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Termodinámica

  1. 1. Factores de transformación Materia Energía Es la cara visible de nuestro mundo Es la cara oculta
  2. 2. Ejemplo universo El conjunto de sistema y entorno de una investigación el colegio sistema Es la parte del universo que se aísla para su estudio, considerando las propiedades que tiene. El curso con todas sus propiedades (alumnos, profesor y ruido) entorno Es la zona en que se produce el intercambio de algún atributo con el sistema Entre el limite del sistema ( Paredes de la sala de clase) y el limite del universo ( reja del colegio) límite La separación del sistema , real o imaginario, con su entorno se le llama limite del sistema
  3. 3.  Abierto Hay intercambio de materia (alumnos) y energía (ruido)  Cerrado No hay intercambio de materia pero si de energía • Aislado No hay intercambio de materia ni de energía (termo)
  4. 4.  Es una rama de la ciencia que nació a mitad del XIX, estudio las transformación del calor (q) y el trabajo (w) en otras formas de energía.  Energía interna (E), es la suma de todas las formas de energía que existen en el sistema para producir un trabajo. ∆E = Ef – Ei = q + w
  5. 5. Leyes termodinámica Primera ley: establece la conservación de la energía Segunda ley: Entropía (S) (desorden)
  6. 6.  Establece que la cantidad de energía en el universo es constante y por lo tanto existen transformaciones de ellas, pero no creación ni destrucción de la energía
  7. 7. Reacciones químicas El sistema libera energía al entorno exergónicas ∆E = E2 – E1 ∆E<0 El entorno proporciona energía al sistema endergónicas ∆E = E2 – E1 ∆E>0
  8. 8. Reactantes → Productos ∆H = Hproductos -HReactantes HP < HR, ∆H < 0  En la reacción, el sistema libera calor al entorno  ↓ ∆H del sistema  Ejm. Combustión
  9. 9.  Reactantes → Productos ∆H = Hproducto -HReactantes HP > HR, ∆H >0  Por lo tanto, es necesario proporcionar calor al sistema para que ocurra la reacción  Absorbe calor del entorno  ↑∆H del sistema  Ejm. fotosíntesis, electrolisis
  10. 10. cambio Físicos estructuras Químicos Transformación De la materias Ruptura de Enlaces (libera E) ∆H es positivo (+) Formación de nuevos Enlaces (Absorbe E) ∆H es negativo (-)
  11. 11. Balance energético pasos Entalpía formación Ruptura y formación de enlace Anotar la ecuación balanceada 2H2(g) + O2(g) → H2O(g) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) Anotar los valores de entalpía de formación debajo de cada molécula (tabla ) 2H2(g) + O2(g)→ 2H2O(g) 0 0 2*(-421,84) 2(H-H) + O=O →2 (H-O-H) 2(432) + 494 → 2*2(459) +1358 → -1836 Calculo ∆H = HP - HR ∆H = -843.68-0 Reacción es exotérmica ∆H = HRupturas + HFormación ∆H = 1358 + (-1836) ∆H = -478 kJ/mol Reacción es exotérmica
  12. 12. ¿Cual es el ∆H de esta reacción? C(diamante) → C(grafito) ∆H =? Anotan las ecuaciones C(diamante) + O2(g) → CO2(g) ∆H = -395,4 kJ/mol C(grafito) + O2 → CO2(g) ∆H = -393,5 kJ/mol Aplicando la ley de Hess C(diamante) + O2(g) → CO2(g) ∆H = -395,4 kJ/mol CO2(g) → C(grafito) + O2 ∆H = 393,5 kJ/mol Resultado C(diamante) → C(grafito) ∆H = -1,9 kJ/mol Libera energía
  13. 13.  Ludwing Boltzmann (1844-1906) propuso que el fenómeno del orden-desorden  Es la medida del grado de desorden en que se encuentra un sistema y su entorno
  14. 14.  Siempre se busca el camino de las transformaciones que le signifique un mínimo consumo de energía
  15. 15. No espontáneo ∆Suniverso = ∆Ssistema + ∆Sentorno < 0 Espontánea (Max desorden) ∆Suniverso = ∆Ssistema + ∆Sentorno > 0 Equilibrio ∆Suniverso = ∆Ssistema + ∆Sentorno = 0
  16. 16. ENERGÍA LIBRE combina información de entalpía y entropía para determinar la espontaneidad de la reacción G H T S     0G 0G  0G  proceso espontáneo proceso no espontáneo proceso en equilibrio
  17. 17. Para una reacción espontánea se cumple: ∆Suniverso = ∆Ssistema + ∆Sentorno >0 Combinando las ecuaciones 1) y 2) ∆Suniverso = ∆Ssistema - ∆Hsistema / T >0 Multiplicando la ecuación por –T, tenemos -T∆Suniverso = ∆Hsistema - T∆Ssistema <0 la energía libre o energía libre de Gibbs (G) ∆G = ∆Hsistema - T∆Ssistema < 0 ∆G es el predictor de la espontaneidad de un proceso
  18. 18. Materia-energía Físicos Reacciones químicas ENERGIA LIBRE NO ESPONTANEA ENDOTERMICA DESORDEN ∆G (-) ∆H (-) ∆S (-)

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