introduccion-transparencias (1) (1)

7/21/2019 Introduccion-Transparencias (1) (1)

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FISICOQUIMICA I

TERMODINAMICA



La termodinámica es una rama de laFisicoqumica

Fisicoqumica! El estudio de los "rinci"ios#sicos que $o%iernan las "ro"iedades &el com"ortamiento de los sistemas

qumicos



Un sistema qumico "uede estudiarsedesde el "unto de 'ista

microsc("ico macrosc("ico

Termodinámica! In'esti$aci(n

#enomenol($ica de las "ro"iedades de lamateria en t)rminos de "arámetrosmacrosc("icos



O%*eto de estudio! Una "orci(n macrosc("ica

de material +s(lido, lquido, $as- com"uesta"or un $ran n.mero de átomos o mol)culasinteractuantes

Muc/os "rocesos in'olucran intercam%io deener$a entre una "orci(n macrosc("ica dematerial & sus alrededores El análisis "uedereali0arse sin re#erencia a la estructura

microsc("ica de la materia



FUNDAMENTOS DE TERMODIN1MICAFUNDAMENTOS DE TERMODIN1MICA

Qumica Q2 Fsica

Q2 Inor$ánica

Q2 Or$ánica

Q2 Analtica




Termodinámica

Cin)tica Q2

Q2 Cuántica

Q2 Fsica

Electroqumica

no tiempo

no molécula




Fundamentos deTermodinámica

3rinci"ios &3ro"iedades Termodinámicas

4ases Ideales

3ro"iedades & Cam%iosSustancia 3ura

Reacciones QumicasRelaciona magnitudes macroscópicasque pueden medirse experimentalmente,abarca toda la naturaleza

Las moléculas del gas no interaccionan No ocupan volumen



CONCEPTOS BS!COS" S!STE#$S, %$R!$B&ES 'CONCEPTOS BS!COS" S!STE#$S, %$R!$B&ES 'PROCESOSPROCESOS

Sistema( Parte del universo que es objeto de estudio.

Entorno, alrededores, medio ambiente( Resto del universo

Tipos de sistemas

#ateriaEnerg)a

$bierto

#ateria

Cerrado

#ateriaEnerg)a

$islado

Puede

intercambiar



*+u separa el sistema de los alrededores-

Paredes

R)gida

#ó.il

$diab/tica

0iatrmicas

Permeable

!mpermeable

Semipermeable



Paredes

R)gidas

#ó.il

Sistema Cerrado0iatrmica



Pared permeable

Pared semipermeable

Pared impermeable



123C 423C

123C 423C 123C 423C

Pared adiab/tica

523C 523C

Pared diatrmica



&os sistemas se presentan de di6erentes 6ormas ESTADS

caracterizados por !AR"A#LES termodin/micas

Extensi.as!ntensi.as

Tipos de variables

$ No dependen de la cantidad de materia del sistema$ Ej% T& P& ρ$ No son aditivas

$Dependen de la cantidadde materia del sistema$Ej% m& !

$ Son aditivas

!ariable ' Propiedad Termodin(mica ' )unci*n de Estado

No dependen de la +istoria



Si las propiedades macroscópicasintensi.as a lo largo de un sistema son idnticas

el sistema de denomina 7omogneo

Si por el contrario estas propiedades noson idnticas el sistema se denomina

7eterogneo



8n sistema 7eterogneo puede constar de .arios sistemas

7omogneos a estas partes se les llama 6ases

En este caso tenemos tres6ases, la sal no disuelta, lalasoluciónsolución 9 el .apor de agua



:unciones de estado:unciones de estado

,- Al asignar valores a unas cuantas& los valores de todas

las dem(s quedan autom(ticamente ijados.

/- 0uando cambia el estado de un sistema& los cambios de

dic+as unciones s*lo dependen de los estados inicial 1

inal del sistema& no de c*mo se produjo el cambio.

∆2 ' 2inal 32inicial

Si ; es 6unción de estado se cumple

4 & & ....- X f a b c=

& ... & ...

......

b c a c

X X dX da db

a b

∂ ∂ = + + ÷ ÷

∂ ∂

Altura ' unci*n de estado

distancia recorrida no



Ecuaciones de estado% Relacionan unciones de estado. Se

determinan e5perimentalmenteej% o

Ecuación de estado del gas ideal

Cuando se especi6ica la temperatura 9 la presión de un mol degas ideal, el .olumen sólo puede adquirir un .alor, dadopor la ecuación de estado

P! ' nRT !'αT6βT/67.8 δP6εP97



EQUILIBRIO

&a termodin/mica estudia sistemas en equilibrio<o procesos re.ersibles=

Equilibrio trmico Temperatura constante entodos los puntos del sistema

Equilibrio mec/nico Todas las 6uerzas est/n

equilibradas

Equilibrio material No 7a9 cambios globales enla composición del sistema,ni trans6erencia de materia

no se observan variaciones macrosc*picas con el tiempo



Tra1ectoria ' 0amino que sigue el sistema cuando su estado &

las unciones de estado& cambia con el tiempo

⇓PR0ES termodin(mico

Tipos de

procesos

$ "sotermo 4T ' cte-$ "sobaro 4P ' cte-$ "socoro 4! ' cte-$ Adiab(tico 4: ' ;-$ 0<clico 4estado inal ' estado inicial-

"rreversible

Reversible4sistema siempre ininitesimalmente pr*5imo al equilibrio=

un cambio ininitesimal en las condiciones puede invertirel proceso-

4un cambio ininitesimal en las condiciones no produce un

cambio de sentido en la transormaci*n-.



TE#PER$T8R$ >?@ >3C@

$ &a temperatura es una propiedad intensi.a delsistema, relacionada con la energ)a cintica media delas molculas que lo constitu9en"

$ Su cambio supone el cambio repetiti.o 9 predecible en otras propiedadesdel sistema, lo que permite asignarle un .alor numrico



Principio cero de la termodin/mica

0uando dos sistemas A 1 # est(n en equilibrio térmico con un

tercero 0& A 1 # también est(n en equilibrio térmico entre si

PRES!AN

)uer>a que se ejerce por unidad de (rea

?nidades , Pa ' , N@m/

, bar ' ,; Pa ' B; mmCg

, at ' ,&;,/ bar ' B; mmCg



$lgunas cosas sobre deri.adas parciales

En termodin/mica se trabaa con 6unciones de dos o m/s .ariables

Sea z una 6unción de las .ariables x e 9, 9 supongamos quequeremos saber como .aria z cuando .ar)an x e 9, eso lo

expresamos como

y x

z z dz dx dy

x y

∂ ∂ = + ÷ ÷

∂ ∂ $ partir de esta ecuación se pueden obtener tres identidades tilesentre deri.adas parciales



Primera

y x

z z dz dx dy

x y

∂ ∂ = + ÷ ÷∂ ∂

Si 9Dcte 9 di.ido por dz

, y

y y y y

dxdz z z x

dz x dz x z ∂ ∂ ∂ = = = ÷ ÷ ÷∂ ∂ ∂

, y

y

z x x

z

∂ = ÷ ∂∂ ÷∂



Segunda

Para un proceso in6initesimal en el que z permanece constante

; z z

y x

z z dx dy

x y

∂ ∂ = + ÷ ÷∂ ∂ 0i.ido por d9z

; z z

y z z x

dx dy z z

x dy y dy

∂ ∂ = + ÷ ÷∂ ∂

z

z z

dx xdy y

∂= ÷∂

,

y z x

x

z x z

y x y y z

∂ ∂ ∂ = − = − ÷ ÷ ÷∂∂ ∂ ∂ ÷∂

multiplico por x

y

z

∂

÷∂

,

y x z

z x y

x y z

∂ ∂ ∂ = − ÷ ÷ ÷

∂ ∂ ∂

y x

z z dz dx dy

x y

∂ ∂ = + ÷ ÷∂ ∂



Tercera

8na 6unción de dos .ariables independientes tiene las siguientesderi.adas parciales 4 & - z f x y=

/

/

y y y

z z

x x x

∂ ∂ ∂ = ÷ ÷∂ ∂ ∂

/

/

x x x

z z

y y y

∂ ∂ ∂= ÷ ÷∂ ∂ ∂

/

x y

z z

x y x y ∂ ∂ ∂= ÷∂ ∂ ∂ ∂

/

y x

z z

y x y x

∂ ∂ ∂ = ÷∂ ∂ ∂ ∂

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