Fundamentos de Termodinámica y Termoquímica: Conceptos Esenciales

Fundamentos de Termodinámica y Termoquímica

Conceptos Básicos

• Termodinámica: Se encarga de estudiar las relaciones que se producen entre el calor y otras formas de energía.
• Termoquímica: Se encarga de estudiar los cambios de energía (generalmente calor) asociados a una reacción química.

Sistemas Termodinámicos

Es la parte material observable que se aísla para ser analizada y cuenta con límites, entorno y un universo. Se clasifican en tres tipos:

• Sistema abierto: Intercambia materia y energía con su entorno.
• Sistema cerrado: Intercambia solo energía con su entorno.
• Sistema aislado: No intercambia materia ni energía con su entorno.

Tipos de Procesos

• Isotérmico: Se desarrolla a una temperatura constante.
• Isobárico: Se desarrolla a una presión constante.
• Adiabático: No hay transferencia de calor, pero sí intercambio de energía entre el sistema y su entorno.

Variables Termodinámicas

Para describir el estado de un sistema termodinámico se emplea una serie de magnitudes observables y medibles llamadas variables de estado, como presión (P), volumen (V), temperatura (T), masa (m) o número de moles (n).

Las variables de estado permiten que cualquier científico reconstruya las condiciones exactas de un sistema; estas se clasifican en:

• Variables extensivas: Dependen de la cantidad de materia y su valor no se puede definir en cualquier punto (ej. masa, volumen, calor, etc.).
• Variables intensivas: Son independientes de la cantidad de materia y su valor se puede determinar en cualquier punto del espacio (ej. densidad, temperatura, presión, etc.).

Función de Estado

Es una propiedad que se determina especificando su condición o estado actual, en términos de presión, temperatura, volumen, etc. Su valor depende solamente del estado inicial y final del sistema y no del camino que permitió el cambio.

Una función de estado se expresa como: ΔX = Xf - Xi

Energía

• Energía: Capacidad de un sistema para generar trabajo.
• Energía interna: Capacidad característica del estado en que se encuentra un sistema químico y equivale a la totalidad de la energía cinética y potencial de las partículas que lo constituyen. Es una función de estado porque solo depende del estado inicial y final del sistema, y es una variable extensiva ya que depende de la masa del sistema.