Download Presentación de PowerPoint

Colegio Andrés Bello
Chiguayante
UNIDAD I: TERMOQUÍMICA
Capítulo 1: FUNDAMENTOS
DE LA TERMOQUÍMICA
Jorge Pacheco R.
Profesor de Biología y Química
TERMOQUÍMICA
APRENDIZAJES ESPERADOS:
• Relacionan reacciones químicas con
intercambios de energía.
• Reconocen el primer principio de la
termodinámica
como
un
caso
particular
del
principio
de
la
conservación de la energía.
• Aplican el concepto de la entalpía a
situaciones de la vida cotidiana.
PREGUNTAS PREVIAS
• ¿Qué es la Energía?
• Del
griego
energeia:
actividad,
operación; energos: fuerza de acción o
fuerza trabajando.
• La energía es una magnitud física que
asociamos con la capacidad que tienen
los cuerpos para producir trabajo
mecánico, emitir luz, generar calor, etc.
PREGUNTAS PREVIAS
• ¿Qué tipos de energía conoces?
•
•
•
•
•
•
•
•
Energía Potencial.
Energía Cinética.
Energía Química.
Energía Eléctrica.
Energía Térmica.
Energía Magnética.
Energía Nuclear
Energía Radiante.
PREGUNTAS PREVIAS
• ¿Calor y Temperatura, son lo mismo?
• Calor corresponde a la transferencia
de energía entre cuerpos o diferentes
zonas de un mismo cuerpo que se
encuentran a distintas temperaturas.
• Temperatura es una medida de la
energía cinética de las moléculas de
un sistema.
FUNDAMENTOS DE LA
TERMODINÁMICA
TERMOQUÍMICA
• Corresponde al área de la
química que estudia las
transferencias
de
calor
asociadas a las reacciones
químicas.
TERMOQUÍMICA
SISTEMA
• El sistema es lo que se desea estudiar, mientras que el
entorno es la zona en la que se produce algún intercambio
con el sistema.
• Aquella separación real entre el sistema y el entorno se
denominan límites o paredes del sistema, mientras que el
conjunto de sistema y entorno se denomina universo.
UNIVERSO
SISTEMA + AMBIENTE = UNIVERSO
SISTEMA ABIERTO
• Sistema que intercambian materia y energía con el
entorno.
SISTEMA CERRADO
• Sistema que intercambian energía pero no materia
con el entorno.
SISTEMA AISLADO
• Sistema en donde no existe intercambio de energía y
materia con el entorno.
CLASIFICACIÓN
• ¿Qué tipo de sistema es lo que representa la siguiente
imagen?
SISTEMA
CERRADO
CLASIFICACIÓN
• ¿Qué tipo de sistema es lo que representa la siguiente
imagen?
SISTEMA
ABIERTO
CLASIFICACIÓN
• ¿Qué tipo de sistema es lo que representa la siguiente
imagen?
SISTEMA
ABIERTO
CLASIFICACIÓN
• ¿Qué tipo de sistema es lo que representa la siguiente
imagen?
UNIVERSO
SISTEMA AISLADO
CLASIFICACIÓN
• ¿Qué tipo de sistema es lo que representa la siguiente
imagen?
SISTEMA
ABIERTO
VARIABLES TERMODINÁMICAS
• Las variables termodinámicas se clasifican en dos
grandes grupos:
A) Variable Extensiva: Son aquellas variables que
dependen de la cantidad de materia, y su valor no
se puede definir en cualquier punto del sistema.
Ejemplo: Masa y Volumen.
B) Variable Intensiva: Son aquellas variables que no
dependen de la cantidad de materia y su valor se
puede determinar en cualquier punto del sistema.
Ejemplo: Densidad y Temperatura.
VARIABLES TERMODINÁMICAS
• Para describir el estado de un
sistema termodinámico se emplea
una
serie
de
magnitudes
macroscópicas
observables
y
medibles llamada variables de
estado, como: presión, volumen,
temperatura, masa o número de
mol.
VARIABLES TERMODINÁMICAS
Categoría
Mecánica
Térmica
Material
Variables
Presión y
Volumen
Temperatura
Símbolo
PyV
Composición
química
Xn (Fracción
Molar)
T
VARIABLES TERMODINÁMICAS
FUNCIONES DE ESTADO
• Entre
las
variables
termodinámicas
existen magnitudes llamadas funciones de
estado. Estas tienen un valor definido y
único que depende solo del estado inicial
y final del sistema.
∆X = X final – X inicial
TIPOS DE PROCESOS
A) Isotérmico: Proceso que se lleva a
cabo a temperatura constante.
B) Isobárico: Proceso que se lleva a
cabo a presión constante.
C) Adiabático: Proceso en el cual no hay
transferencia de calor pero sí
intercambio de trabajo entre el sistema
y el entorno.
PRIMER PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA
ENERGÍA INTERNA (U)
• Corresponde a la totalidad
de la energía cinética y
potencial de las partículas
de un sistema.
• Es una función de estado.
• Es una variable extensiva.
CALOR (Q)
• Se
denomina
calor
(Q)
a
la
transferencia de energía que se
produce de un sistema a otro como
consecuencia de una diferencia de
temperatura.
• El calor fluye desde el cuerpo de
mayor temperatura al de menor
temperatura hasta que ambos se
igualan (equilibrio térmico).
• No es función de estado.
CALOR (Q)
CALOR (Q)
Q0
Q0


El sistema recibe calor
El sistema pierde calor
TRABAJO (W)
• Se define como le energía que se
transfiere entre un sistema y su
entorno cuando entre ambos se ejerce
una fuerza.
• Matemáticamente se define como el
producto de la fuerza (F) aplicada
sobre un cuerpo y la distancia (d) que
este recorre.
W=Fxd
• No es función de estado.
TRABAJO (W)
W <0
W >0


El sistema realiza trabajo sobre el entorno
El entorno realiza trabajo sobre el sistema
ENERGÍA INTERNA
W>0
W<0
El trabajo se
realiza sobre
el sistema
SISTEMA
Q>0
El sistema
abosrbe calor
El trabajo se
realiza contra
el ambiente
Q<0
El sistema
libera calor
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
• Principio de la conservación de la
energía, el cual establece que: “la
energía en el universo permanece
constante”. Esto quiere decir que la
energía solo se transfiere entre el
sistema y su entorno.
∆U = U
sistema
+ U
ambiente
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
• El
primer
principio
de
la
termodinámica se puede enunciar
como: la variación de la energía
interna de un sistema es igual al
calor absorbido más el trabajo
externo realizado por el sistema.
∆U = Q + W
EJEMPLO
•
Determina la variación de energía interna para
un sistema que ha absorbido 2990 joule y
realiza un trabajo de 4000 joule sobre su
entorno.
Según convenio de signos:
Q= 2990 J y W= - 4000 J
∆U = Q + W
∆U = 2990 J + (- 4000 J)
∆U = - 1010 J
Respuesta = El sistema ha disminuido su
energía interna en 1010 J.
EJERCICIO
•
El trabajo realizado cuando se comprime un gas
en un cilindro, es de 462 J. durante este
proceso hay una transferencia de calor de 128 J
del gas hacia los alrededores. Determina el
cambio de energía para el proceso
Según convenio de signos:
Q= - 128 J y W= 462 J
∆U = Q + W
∆U = - 128 J + 462 J
∆U = 334 J
Respuesta = Como resultado de la compresión y
transferencia de calor, la energía interna del gas aumenta
ACTIVIDAD: RESPONDE
1. ¿Qué es un sistema termodinámico? Menciona dos
ejemplos para cada tipo de sistemas, es decir, abierto,
cerrado y aislado.
2. ¿Cuáles son las principales características de los sistemas
abierto, cerrado y aislado?
3. ¿Qué diferencia existen entre las variables intensivas y
extensivas?
4. ¿Cuáles de los siguientes conceptos: presión,
temperatura, volumen, trabajo, energía y calor, son
funciones de estado? justifica tu respuesta.
5. ¿Qué es la energía? Menciona dos ejemplos de aplicación
cotidiana, es decir, ejemplos de uso de energía.
6. ¿Qué es una función de estado?
EJERCICIOS
1. Un gas se expande y realiza un trabajo
sobre los alrededores igual a 325 J. Al
mismo tiempo, absorbe 127 J de calor de su
alrededor. Determina el cambio de energía
del gas.
2. El trabajo realizado para comprimir un gas
es de 74J. Como resultado, libera 26 J de
calor hacia los alrededores. Determina el
cambio de energía del gas.
Colegio Andrés Bello
Chiguayante
Muchas Gracias