Fundamentos de Termoquímica y Conceptos Termodinámicos Clave

Termoquímica

Aspecto de la termodinámica, es el área encargada del estudio de los efectos caloríficos que acompañan a las reacciones químicas.

• El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida, puesto que el calor no es una función de estado.

Sistemas Termodinámicos

(Sistema - Entorno - Universo)

• El sistema es lo que se desea estudiar, mientras que el entorno es la zona que lo rodea. La separación entre el entorno y el sistema se denomina límite, y el conjunto de ambos se denomina universo.

Tipos de Sistemas

• Sistemas abiertos: Permiten el intercambio de materia y energía.
• Sistemas cerrados: Permiten el intercambio de energía, pero no de materia.
• Sistemas aislados: No permiten el intercambio ni de materia ni de energía.

Características de Sistemas Termodinámicos

• Móviles e inmóviles
• Diatérmicos y adiabáticos
• Permeables e impermeables

Pared Diatérmica

Permite la interacción térmica del sistema con los alrededores.

Pared Adiabática

Es aquella que no permite que exista interacción térmica del sistema con los alrededores. Si las propiedades termodinámicas de ambos sistemas no cambian con el tiempo, la pared es adiabática.

Adiabático: Proceso o sistema que no recibe ni cede calor.

Diatérmico: Proceso o sistema que interacciona térmicamente con los alrededores (depende de la sustancia involucrada).

Variables Termodinámicas

Variables Físicas

Se pueden medir sin que haya un cambio en la estructura química, son observables (no implican cambio químico).

Variables Químicas

Describen las características de las sustancias, se pueden inferir de forma indirecta.

Propiedades Intensivas

No dependen de la cantidad de muestra. Ejemplos: punto de ebullición, densidad.

Propiedades Extensivas

Dependen de la cantidad de muestra, como masa o volumen.

Conceptos y Unidades de Energía

Algunas formas de energía:

• Energía cinética (en movimiento)
• Energía potencial (de posición)
• Energía térmica/eléctrica
• Energía de radiaciones electromagnéticas

Energía: Se manifiesta en transformaciones en la naturaleza. También está presente en cambios químicos, como al quemar un trozo de madera.

Unidad de Medida: Joule (J)

La unidad de Joule (J) se define en relación a la energía cinética, como la energía necesaria para mover un cuerpo. La energía también se transfiere por calentamiento o enfriamiento, lo que llamamos ganancia y pérdida de calor.

• Al levantar un objeto, se siente más calor, sobre todo si se repite.
• Mientras más calor tengamos, más se transfiere al aire que nos rodea.

Calor

Es la transferencia de energía térmica entre sistemas debido a una diferencia de temperatura. Se habla de flujo de calor cuando se transfiere de un objeto de mayor temperatura a uno de menor temperatura.

Calorimetría

Es la medición del flujo de calor. El aparato que la mide se llama calorímetro. Un calorímetro es un aparato utilizado para medir calores de reacción (generalmente es un sistema aislado).

Energía Interna (U)

Es la energía total de los componentes de un sistema, la suma de todas las formas de energía que pueden contenerse en dicho sistema.

• Es imposible calcular su valor absoluto para un sistema en un estado determinado.