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P1 - LENGUAJE TERMODINÁMICO Cuestionario Previo

Arganis Ramirez C. AndrésGrupo 1Equipo

Objetivo.

Que el alumno reflexione sobre la importancia de conocer, saber el significado, identificar, entender y aplicar adecuadamente los términos del lenguaje termodinámico para establecer comunicación con el profesor y de esta manera iniciar el proceso de enseñanza aprendizaje de la Termodinámica Clásica

Cuestionario:

1.- ¿Qué estudia la Fisicoquímica?

“Se le llama Fisicoquímica a la parte de la química que estudia las propiedades físicas y estructura de la materia, las leyes de la interacción química y las teorías que las gobiernan. La Fisicoquímica recaba primero todos los datos necesarios para la definición de las propiedades de los gases, líquidos, sólidos, soluciones y dispersiones coloidales, a fin de sistematizarlos en leyes y darles fundamentos teóricos.

Luego se establecen las relaciones de energía en las transformaciones físicas y químicas y se tratan de predecir con que magnitud y con qué velocidad se producen, determinándose cuantitativamente los factores reguladores. En este sentido deben tomarse en cuenta las variables comunes de la temperatura, presión y concentración, sino además además los efectos de la interacción estrecha de la materia misma en cuanto a su naturaleza y estructura

(S. H. Maron y Carl F. Prutton, Fundamentos de Fisicoquímica,Editorial Limusa Wiley, S. A., México, 1984, pp. 11)

2.- ¿Qué estudia la Termodinámica Clásica?

“La Termodinámica es el estudio científico de la conversión del calor y otras formas de energía. Las leyes de la Termodinámica proporcionan guías útiles para entender la energética y dirección de los procesos. En la Termodinámica se examinan los cambios en el estado de un sistema, que se define por los valores de todas sus propiedades macroscópicas importantes; por ejemplo, composición, energía, temperatura, presión y volumen.

(Raymond Chang, Química, Editorial Mc Graw Hill S. A DE C.V,Printed in China 2010, pp. 233)

3.-Definir los siguientes conceptos:

a) Comunicación:

Es el proceso de transmisión y recepción de ideas, información y mensajes. El acto de comunicar es un proceso complejo en el que dos o más personas se relacionan y, a través de un intercambio de mensajes con códigos similares, tratan de comprenderse e influirse de forma que sus objetivos sean aceptados en la forma prevista, utilizando un canal que actúa de soporte en la transmisión de la información. Es más un hecho sociocultural que un proceso mecánico. (Del lat. communicatĭo, -ōnis).

b) Lenguaje:

El lenguaje es el medio de comunicación de los seres humanos, quienes utilizamos signos orales y escritos, sonidos y gestos que poseen un significado que les hemos atribuido. El lenguaje puede entenderse también como la capacidad humana que permite conformar el pensamiento. En ese sentido, los seres humanos utilizan actos de lenguaje de manera cotidiana para poder convivir con otros seres humanos.

c) Lenguaje Científico:

Los textos científicos son aquellos en donde se emplea lenguaje científico. Siendo el lenguaje científico todo mecanismo utilizado para la comunicación, cuyo universo se sitúa en cualquier ámbito de la ciencia, ya se produzca esta comunicación exclusivamente entre especialistas, o entre ellos y el público en general, en cualquier situación comunicativa y canal en la que se establezca. Los textos científicos son aquellos que pertenecen a las ciencias experimentales puras, las cuales estudian las realidades físicas del mundo y se caracterizan por la búsqueda de principios y leyes generales que posean validez universal. Por lo que los textos científicos son aquellos que se producen en el contexto de la comunidad científica, con la intención de presentar o demostrar los avances producidos por la investigación.

4.- Explicar la importancia de tener un lenguaje común para estudiar termodinámica clásica.

Es importante; debido a la gran variedad de lenguajes utilizados, dentro del mismo lenguaje científico, recurrir a uno que sea universal y “común” para toda la comunidad científica y civil; para así no caer no en confusiones y siempre se sepa con certeza de lo que se está reportando, realizando y los resultados obtenidos sean claros y sin posibilidad de error; es decir; para que todos aquellos que lean el experimento o desarrollo puedan entenderlo.

5.-Investigar en diferentes referencias bibliográficas la definición y sinónimos de los siguientes términos:

a) Universo Termodinámico:

Para los termodinámicos, el universo está constituido por el sistema examinado y su entorno. Por convención, el universo termodinámico es un sistema aislado.

(http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/LenguajeTermo2_20693.pdf )

b) Sistema Termodinámico:

Un sistema se define como cualquier porción del universo aislado en un recipiente inerte, que puede ser real o imaginario, con el fin de estudiar el efecto de las diversas variables sobre él. A su vez la porción del universo excluido del sistema; se denomina “contorno”. El contenido de un sistema puede variar ampliamente desde una cantidad pequeña de agua, hasta el universo total.

(S. H. Maron y Carl F. Prutton, Fundamentos de Fisicoquímica,Editorial Limusa Wiley, S. A., México, 1984, pp. 110)

c) Ambiente:

La porción de universo excluida del sistema se le denomina contorno, medio externo o ambiente y es todo aquello que no está en el sistema pero que puede influir en él. Es decir; todo aquello que no forma parte del sistema; pero que se encuentra cercana al sistema con la cual, éste puede interactuar o intercambiar energía.

(FISICOQUIMICA FUNDAMENTAL Samuel H. Maron & Jerome B. Lando Editorial Limusa Wiley, S. A., México,1978 pp. 297 )

d) Estado de un sistema:

Es aquella condición particular del sistema para la cual han sido asignados valores numéricos a las variables de estado; es decir, es la condición específica de un sistema, la cual es completamente descrita por las propiedades del mismo.


e) Frontera

Es la división, que puede ser material o no, entre el sistema y sus alrededores. A través de la pared del sistema puede ocurrir intercambio de trabajo, calor o materia. Puede pensarse que tiene propiedades especiales que sirven para aislar al sistema de su entorno o para permitir la interacción de un modo específico entre el sistema y su ambiente. Un sistema puede estar separado de su medio ambiente por varios tipos de paredes. Una pared puede ser rígida o no rígida (es decir, móvil) y permeable, semipermeable o impermeable al paso de materia. Finalmente, una pared puede ser adiabática o diatérmica (Térmicamente conductora) dependiendo de si permite el flujo de calor.Una pared aislante es aquella que no permite interacción alguna entre el sistema y sus alrededores Un sistema rodeado por una pared rígida, impermeable y adiabática no puede interaccionar con el medio ambiente y está aislado.


f) Propiedad del Sistema:

Conjunto de atributos macroscópicos susceptibles de medirse experimentalmente, a los cuales pueden asignarse valores numéricos, tales como presión, volumen, temperatura, tensión, campo magnético, magnetización, etc. Proporcionan información sobre el estado de un sistema. Las propiedades de un sistema se clasifican en extensivas e intensivas. Las propiedades extensivas (o aditivas) son proporcionales a la dimensión del sistema. Así, si dividimos un sistema en partes, su masa es igual a la suma de las masas de cada una de ellas; la masa es una propiedad extensiva, al igual que el volumen. Si el valor de la propiedad no cambia según la dimensión del sistema (es decir, si no cambia cuando se subdivide el sistema), se dice que la propiedad es intensiva (o constitutiva); algunos ejemplos son la presión, la temperatura y la densidad.

(Levin, I. (1996). Fisicoquímica. Vol. 1. España: Editorial Mc Graw Hill S. A DE C.V, pp 268)

g) Cambio de Estado:

En termodinámica, un sistema experimenta un cambio de estado siempre y cuando una o más de una de las propiedades termodinámicas que definen el estado del sistema cambia sus valores; es decir que está determinado por todo cambio que se presente en la magnitud o valor de una o varias propiedades del sistema y esto permite modificar el estado inicial del sistema hasta alcanzar un determinado estado final, y puede o no presentarse una transición de fase. El término “cambio de estado” no se debe confundir con el término “cambio de fase”


h) Proceso:

Es el método de trabajo mediante el cual se realiza un cambio de estado y que establece: la frontera, el cambio de estado, la trayectoria y los efectos producidos en el sistema y en los alrededores; dicho de otra forma es el mecanismo mediante el cual un sistema cambia de estado. Un proceso se define por el estado inicial, el estado final y la trayectoria seguida. Dos procesos que comienzan en el mismo estado inicial y terminan en el mismo estado final, pero suceden por trayectorias diferentes son procesos distintos.


i) Fase:

Una Fase se define como una porción homogénea, físicamente distinta y mecánicamente separable de un sistema. Si en el sistema “agua” coexisten las formas llamadas hielo, agua líquida y vapor de agua; entonces cada una constituye una sola fase y cada una de ellas está separada de otra por una frontera o límite. Además cada fase puede ser continua como sucede con las fases gaseosa y líquida, o bien puede estar dividida en porciones pequeñas, como es el caso de una masa de cristales de hielo.


j) Sistemas Homogéneos y Heterogéneos:

Un sistema se clasifica de acuerdo a su composición como sistemas denominados como mono-componentes y multi-componentes que dependen si se encuentran integrados por una o varias sustancias o especies químicas.De acuerdo con su constitución; se pueden clasificar como sistemas homogéneos (mezcla de dos líquidos totalmente miscibles) y heterogéneos (mezcla en la cual se pueden observar una o más faces de su composición)

(Raymond Chang, Química, Editorial Mc Graw Hill S. A DE C.V,Printed in China 2010, pp. 230)

k) Sistemas abiertos, Cerrados y aislados:

Se definió un sistema como un conjunto de materia, que está limitado por una superficie, que le pone el observador, real o imaginaria. Si en el sistema no entra ni sale materia, se dice que se trata de un sistema cerrado, o sistema aislado si no hay intercambio de materia y energía, dependiendo del caso. Encontrar un sistema estrictamente aislado en la naturaleza es imposible, sin embargo es posible hacer aproximaciones. Un sistema del que sale y/o entra materia, recibe el nombre de abierto; es decir:

Un sistema abierto se da cuando existe un intercambio de masa y de energía con

los alrededores; es por ejemplo, un matraz con agua a la que se le suministra calor mediante un mechero; por el vapor desprendido pierde masa y recibe calor.

Un sistema cerrado; se da cuando no existe un intercambio de masa con el medio circundante, sólo se puede dar un intercambio de energía; usando el ejemplo anterior; si cerramos el matraz de manera hermética; la masa del agua contenida en él no cambiará; solo cambia la energía del sistema.

Un sistema aislado; se da cuando no existe el intercambio ni de masa y energía con los alrededores; ¿Cómo encontrarlo si no podemos interactuar con él? Sin embargo un termo lleno de comida caliente es una aproximación, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energía (calor) salga de él. El universo es un sistema aislado, ya que la variación de energía es cero

(Raymond Chang, Química, Editorial Mc Graw Hill S. A DE C.V,Printed in China 2010, pp. 230,231,232)

l) Paredes rígidas, flexibles, diatérmicas y adiabáticas.

Las paredes de un sistema se pueden clasificar en: rígidas o móviles, permeables o impermeables, conductoras o adiabáticas.Las paredes móviles se deforman permitiendo el cambio del volumen del sistema.La paredes permeables permiten el paso de materia a través de la pared.Las paredes conductoras permiten el paso de calor, mientras que las adiabáticas no (son equivalentes a las paredes de un termo).

Si se consideran dos sistemas con paredes rígidas e impermeables que se ponen en contacto, las propiedades termodinámicas de ambos sistemas no cambian con el tiempo la pared es adiabática.Si se observan cambios en la presión al pasar el tiempo la pared es térmicamente conductora o diatérmica; en este caso se produce un flujo de calor desde el sistema más caliente al más frío con el objetivo de igualar la temperatura.Un sistema con paredes rígidas, impermeables y adiabáticas está aislado y no puede interaccionar con el entorno.

(http://www.quimicafisica.com/paredes-en-sistemas-termodinamicos.html)

m) Propiedades Intensivas y Extensivas de un sistema:

Las propiedades de un sistema son un conjunto de atributos macroscópicos susceptibles de medirse experimentalmente, a los cuales pueden asignarse valores numéricos, tales como presión, volumen, temperatura, tensión, campo magnético, magnetización, etc. Proporcionan información sobre el estado de un sistema. Las propiedades de un sistema se clasifican en extensivas e intensivas. Las propiedades extensivas (o aditivas) son proporcionales a la dimensión del sistema. Así, si dividimos un sistema en partes, su masa es igual a la suma de las masas de cada una de ellas; la masa es una propiedad extensiva, al igual que el volumen. Si el valor de la propiedad no cambia según la dimensión del sistema (es decir, si no cambia cuando se subdivide el sistema), se dice que la propiedad es intensiva (o constitutiva); algunos ejemplos son la presión, la temperatura y la densidad.


n) Procesos Reversibles e Irreversibles

Un proceso se llama reversible si ocurre como una sucesión de estados de equilibrio; el proceso inverso no produciría modificación a los alrededores. El sistema siempre está infinitesimalmente cerca del equilibrio, y cambios infinitesimales en las condiciones pueden devolver al sistema y a su entorno a sus estados iniciales. Una transformación reversible satisface tres criterios:

1. La transformación debe seguir una trayectoria perfectamente definida, lo cual define un proceso;

2. La transformación inversa, siguiendo la misma trayectoria, debe ser posible en cualquier momento.

3. Si un sistema es sometido a un cierto proceso y luego al proceso inverso siguiendo la misma trayectoria, el trabajo intercambiado con los

alrededores debe ser cero: ∮dw=0

Se dice que una transformación es irreversible cuando es imposible anular sus efectos en el sistema y en los alrededores. El proceso irreversible no tiene representación geométrica en el espacio por lo que no puede trazarse una línea que represente la trayectoria entre dos estados.


o) Función de estado y trayectoria:

Función de estado Propiedad macroscópica (energía interna, entalpía, entropía, etc.) que depende solamente de los estados inicial y final del sistema, y no de la trayectoria que siga para efectuar el cambio. Dicho de otra manera, para que una función Φ sea función de estado es necesario y suficiente que la diferencial (dΦ) sea una diferencial exacta. Las siguientes afirmaciones son equivalentes; si una de ellas se cumple, las otras tres también se cumplen: • φ es una función de estado;

• d φ es una diferencial exacta;

•∮dφ=0

•∫i

f

dφ=φf−φi Independiente de la trayectoria seguida.

La propiedad de trayectoria es la sucesión de estados que ha seguido o recorrido el sistema desde el estado inicial hasta el estado final


p) Número de componentes:

Los componentes de un sistema material; son, en general, las especies químicas de que está constituido el sistema; se dice que un sistema es monocomponente o pluricomponente si está constituido por uno o varios componentes respectivamente. En casos particulares de dos, tres, etc… se habla de sistemas binarios, terciarios, cuaternarios, etc.Se emplea la expresión de componente puro para referirse a una fase (o a un conjunto de ellas) constituida únicamente por ese componente, en oposición al término “mezcla” que designa a un sistema pluricomponente.El número de componentes es igual al número de componentes químicos independientes, menos el número de reacciones químicas entre ellas, menos el número de cualquier apremio (como neutralidad de carga o el balance de cantidades molares).

( Curso sobre el formalismo y los métodos de la termodinámica, Volumen 1,Jesús Biel Gayé Editorial Reverté SA de CV, Barcelona España, 1998 ,pp12)

Diagrama de proceso experimental:

Bibliografia y Cybergrafia:

(S. H. Maron y Carl F. Prutton) “FUNDAMENTOS DE FISICOQUÍMICA”Editorial Limusa Wiley, S. A., México - 1984, pág. 11 y 110

(Raymond Chang) “QUÍMICA”Editorial Mc Graw Hill S. A DE C.V, Printed in China 2010, pág. 230, 231,232 y 233

(Samuel H. Maron & Jerome B. Lando) FISICOQUIMICA FUNDAMENTAL Editorial Limusa Wiley, S. A., México -1978 pág. 297 y 298

(Levin, I.) FISICOQUÍMICA. Vol. 1. Editorial Mc Graw Hill S. A DE C.V España - 1996, pág. 268

(Jesús Biel Gayé) CURSO SOBRE EL FORMALISMO Y LOS METODOS DE LA TERMODINAMICA. Volumen 1, Editorial Reverté SA de CV, Barcelona España – 1998, pag.12

(http://www.quimicafisica.com/paredes-en-sistemas-termodinamicos.html)Publicado por:Q. Leticia O. Cervantes EspinosaDr. Luis Miguel Trejo CandelasQ. Aidee Vega Rodríguez

Fecha de publicación: Septiembre 2006Respaldado por: Departamento de Fisicoquímica. Facultad de Química UNAM

Biografia usada en el artículo:1) (Laidler, K. & Meiser, J.) Fisicoquímica. México (1998); Editorial CECSA 2) García-Colín, L. (1990). Introducción a la termodinámica clásica. México: Trillas 3) Levin, I. (1996). Fisicoquímica. Vol. 1. España: McGraw-Hill 4) Manrique, J. & Cárdenas, R. (1981). Termodinámica. México: Harla 5) Maron, S. & Prutton, C. (1971). Fundamentos de fisicoquímica. México: Limusa Wiley 6) Perrot, P. (1998). A to Z of thermodynamics. Great Britain: Oxford University Press

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