TERMODINÁMICA. descripción de la materia a nivel MACROSCÓPICO. cambios físicos y químicos que sufre. propiedades de un sistema y sus interrelaciones

TERMODINÁMICA descripción de la materia a nivel MACROSCÓPICO propiedades de un sistema y sus interrelaciones cambios físicos y químicos que sufre 25

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TERMODINÁMICA descripción de la materia a nivel MACROSCÓPICO

propiedades de un sistema y sus interrelaciones

cambios físicos y químicos que sufre 25°C

Zn

CuSO4

ZnSO4

Interconversión de diferentes formas de energía TERMODINÁMICA

principios

principios

principios

Aplicaciones

Balances energéticos

Direccionamiento de los procesos 80°C 20°C

20°C

dWexp,no cuas  p  p dV

Wexp hecho en forma cuasiestática es MÁXIMO Comparando p gráficamente pi

p i

pi f

pf

Wexp Vi

Vf

pf=pext

T V

xix x x xx x

f

Wexp Vi

Vf

T V

Tarea para el hogar: Hacer esquema del proceso, cálculos y gráficos para la 3) compresión isotérmica cuasiestática de un g.i. y 4) compresión isotérmica de un g.i. por una pext cte.

Calor

Definición Es la energía intercambiada entre un sist. y su medio ambiente por acción de una diferencia de temperaturas (prop intensiva) entre ambos. No es una función TD del sist  depende de la trayectoria/proceso

Convención de signos Q es una cantidad algebraica Q  0  sist recibe calor del m.a. proceso endotérmico

Q  0  sist entrega calor al m.a. proceso exotérmico

sistema

Cálculo Procesos de calentamiento/enfriamiento de un sistema Se basan en las definiciones de: Capacidad calorífica de un sistema, C si C cte en (Ti;Tf)

prop. extensiva Tf

C

dQ  dQ  C dT  Q   C dT  dT Ti

Q  C T

unid. C = cal/°C ó cal/K

Ej.: capacidad calorífica de un calorímetro

Capacidad calorífica molar de una sustancia, C si C cte en (Ti;Tf)

prop. intensiva

C n° moles

Tf

dQ  dQ  n C dT  Q   nC dT  Q  nC T n dT T i

unid. C = cal/mol °C ó cal/Kmol

Ej.: capacidad calorífica molar del agua:………….

Calor específico, cesp si c esp cte en (Ti;Tf)

prop. intensiva

T

f dQ c esp   dQ  m c esp dT  Q   mc esp dT  Q  mc esp T m dT Ti unid. c esp= cal/g °C ó cal/g K masa en g

Ej.: calor específico del agua:………….

Cambios de fase Calor latente de cambio de fase, l

l

Q m



Qlm

unid. l = cal/g

Equivalente mecánico del calor Ti, p, V

W

Ambos sist. experimentaron el mismo cambio de estado

Q

Tf>Ti, p, V

El Q generó en el sistema un efecto equivalente al del W Pudo establecerse que: 1 cal = 4,184 J

1 cal: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un g de agua desde 14,5ºC a 15,5ºC a una presión estándar de 1 atm.

Temperatura



xiA , y iA





xBi , yBi

A

pared diatérmica rígida





xfA , y fA

 

A

B

xBf , yBf



B

A y B alcanzan el equilibrio térmico Tienen en común la propiedad termodinámica: temperatura

LEY O PRINCIPIO CERO DE LA TERMODINÁMICA



xfA , y fA



A

xCf , y Cf

 

C



xfA , y fA A



xBf , yBf xCf , y Cf B

 

xBf , yBf B



C



Si dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercero, estarán en equilibrio térmico entre sí. Termometría x, y: propiedades termométricas

Escalas termométricas

Celsius o centígrada Absoluta del gas ideal Temperaturas termodinámicas

Celsius o centígrada Propiedad termométrica Puntos fijos

longitud (l) de una columna de líquido en un capilar (alcohol, mercurio)

fusión de agua a 1 atm (l1), se le asigna T = 0 °C ebullición de agua a 1 atm (l2), se le asigna T = 100 °C

Función termométrica

t x ( C)  100 C

l x  l1 l2  l1

Absoluta del gas ideal Propiedad termométrica Punto fijo Función termométrica

volumen ocupado por un gas a bajas presiones: (Ley de Charles y Gay-Lussac) punto triple (PT) del agua, T = 273,16 K

Vx Tx (K )  273,16 K. lim p 0 V PT

Relación entre ambas escalas

t ( C)  T(K )  273,15 T(K )  t ( C)  273,15

Celsius Absoluta gas ideal 99,975 °C punto ebull 373,125 K

0,01 °C punto triple

273,16 K

0,0002 °C punto fusión 273,15 K Temperatura termodinámica ≈ Escala absoluta del gas ideal lo veremos más adelante

Conclusiones sobre Q y W Q y W son formas de transferencia de energía El intercambio de Q /W que realiza un sistema se evidencia por efectos en el m.a.

A nivel molecular: -en el intercambio de W hace uso de movimientos ordenados de átomos que se evidencian en escala macroscópica con el movimiento de un cuerpo, electrones, etc. -en el intercambio de Q, se hace uso del movimiento molecular caótico del medio (movimiento térmico) Se pueden dar procesos que generen el mismo cambio de estado a través de sólo Q, sólo W o ambos. Q y W no son funciones de estado, dependen de la trayectoria

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