Fundamentos de Termodinámica y Termoquímica: Conceptos y Leyes Esenciales

Energía Interna y Gases Ideales

La energía interna de un cuerpo o un sistema es la suma de las energías de sus partículas constituyentes. Es una magnitud macroscópica cuya variación puede medirse a partir de otras magnitudes. Un gas ideal es aquel en el que sus partículas se consideran puntuales y que no interaccionan entre sí. Sus partículas no tienen energía potencial y toda la energía interna del gas ideal es energía cinética.

Leyes de la Termodinámica

• Ley 0 de la termodinámica: Si dos sistemas A y B están en equilibrio térmico con un tercer sistema C, entonces A y B están en equilibrio térmico entre sí.
• 1ª Ley de la termodinámica: Con los nombres de trabajo y calor indicamos el procedimiento por el cual un sistema termodinámico cede o absorbe energía.
• 2ª Ley de la termodinámica: Todo proceso espontáneo aumenta la entropía del universo.

El Calor y su Propagación

El calor es una forma de transferencia de energía que tiene lugar entre cuerpos debido a su diferencia de temperaturas. El calor específico de una sustancia es la energía necesaria para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de dicha sustancia.

Propagación de la Energía Térmica

• Conducción: Tiene lugar en los sólidos. El transporte de energía se produce de partícula a partícula mediante choques. Hay sólidos que son buenos conductores térmicos, como los metales, y malos, como la madera, que se utilizan como aislantes.
• Convección: Tiene lugar en líquidos y gases. Las corrientes de convección tienden a igualar la temperatura en todo el fluido (ejemplo: los vientos).
• Radiación: La energía térmica se transmite mediante ondas electromagnéticas; no se necesita ningún medio material.

Entropía y Entalpía

La entropía es una función de estado que mide el grado de desorden de un sistema; a mayor desorden, mayor entropía. La variación de entalpía es el calor de reacción a presión constante: ΔH = Q. La entalpía solo depende de los estados inicial y final del sistema.

Compuestos Químicos y Reacciones

Principales Compuestos

• Monóxido de carbono: CO
• Etanol: C₂H₅OH
• Metano: CH₄
• Carbono: C grafito
• Acetileno: C₂H₂
• Sacarosa: C₁₂H₂₂O₁₁
• Propano: C₃H₈

Tipos de Reacciones

• Síntesis: Dos reactivos sencillos se combinan para formar uno.
• Descomposición: Uno complejo libera dos simples.