Sistemas Termodinámicos: Movimiento del Calor y Propiedades de Estado

Sistemas Termodinámicos: Movimiento del Calor

Sistema: lo que queremos estudiar, inserto en un universo. Entorno: del sistema, zona en la que se produce algún intercambio con el sistema. Límite: paredes del sistema.

Sistemas Cerrados y Sistemas Abiertos

Sistema cerrado: intercambio de energía, no de materia (audición, termo, celular, olla a presión, galón de gas conectado, refrigerador). Sistema abierto: intercambio de energía y de materia (taza de café caliente, olla hirviendo sin tapa, bacteria, órganos del cuerpo humano). Sistema aislado: no permite el intercambio de energía y de materia (galón de gas sin conectar, caja fuerte, iglú, alimentos enlatados).

Propiedades o Funciones de Estado

Físicas: las que uno puede ver, factibles de medir sin cambiar la identidad y la composición de la sustancia (color, olor, densidad, punto de fusión, ebullición y dureza).

Químicas: describen la manera en que una sustancia puede cambiar o reaccionar para formar otra sustancia.

Propiedades Intensivas: no dependen de la cantidad de la muestra (temperatura, punto de fusión, densidad).

Propiedades Extensivas: dependen de la cantidad de la muestra (medición de masa y volumen).

Propiedad de Fusión de Estado: se determina especificando su condición o su estado actual (temperatura, presión, volumen, etc).

Valor de Función de Estado: depende de la condición actual de la muestra.

Energía: magnitud medida en Joule (J), propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza (elevar un objeto, transformarlo) y capacidad de efectuar un trabajo, se puede transferir por calentamiento o enfriamiento llamado ganancia o pérdida de calor.

Energía Potencial: energía que tiene un cuerpo situado a una determinada altura sobre el suelo (altura, columpio, péndulo, cuerda de bungee, trampolín, resortes).

Energía Cinética: depende de la masa y velocidad del cuerpo (montaña rusa, cuerpos esféricos, automóviles, ciclismo, boxeo e impacto).

Trabajo: cómo se aplica la energía (desplazamiento) W = F * D.

Calor: transferencia de energía.

Calorimetría: medición del flujo del calor, lo mide el calorímetro.

Capacidad Calorífica y Calor Específico

La cantidad de energía que absorbe un cuerpo depende de su capacidad calorífica (C), que es la cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura en 1 grado Celsius o Kelvin. Capacidad calorífica expresada por gramo de sustancia = calor específico (s). Expresado por mol de sustancia = capacidad calorífica molar.

Calor Específico: Q / M * ΔT.

Energía Total de un Sistema: suma de todas las energías cinéticas y potenciales de sus componentes (U). Función de estado = propiedad. Todo sistema formado por átomos, iones, moléculas es suma de energía cinética, potencial e individual.

Cambio de Energía Interna: ΔU = Uf - U0. Unidades ΔU compuestas por un número, unidad que da la magnitud del cambio, signo que da dirección.

ΔU Positivo = ΔUf > U0: el sistema gana energía de su entorno. ΔU < ΔU0: el sistema libera energía de su entorno. Se puede intercambiar energía como calor o trabajo: ΔU = Q + W cuando se transfiere calor del entorno al sistema, Q valor +.

Cuando se transfiere calor del sistema al entorno, Q valor -.

Cuando el entorno efectúa trabajo sobre el sistema, W valor +.

Cuando el sistema efectúa trabajo sobre el entorno, W valor -.

Q+ = ingreso (absorbe) de flujo térmico (proceso endotérmico). -Q = salida o pérdida de flujo térmico (proceso exotérmico). +W = se realiza trabajo sobre el sistema. -W = el sistema realiza trabajo sobre su entorno.

Primera Ley de la Termodinámica

La energía no se crea ni se destruye, se transforma y se conserva. Es importante para comprender las relaciones en las que están involucrados el calor, el trabajo mecánico y otros aspectos de la energía y las formas en que es transferida.

Entalpía (H): ΔU y ΔH funciones de estado. ΔH equivale a la cantidad de calor e indica la dirección de la transferencia de calor durante un proceso que ocurre a presión constante.

Calorimetría Tipos: vaporización, combustión, formación de un compuesto a partir de los elementos que lo constituyen. Entalpía de formación o sea calor de formación (ΔHf°HSUBCERO) subíndice F indica que la sustancia se forma a partir de sus elementos.