Termodinámica Esencial: Principios, Magnitudes y Transformaciones

Conceptos Fundamentales de la Termodinámica

Tipos de Transformaciones Termodinámicas

Una transformación es reversible si se realiza a través de una sucesión continua de estados de equilibrio, de manera que en cualquier instante se puede invertir el sentido del proceso y hacerlo evolucionar hacia situaciones anteriores.

Una transformación es irreversible cuando las modificaciones que experimenta el sistema no son de equilibrio y, por tanto, no se pueden revertir para volver a la situación anterior.

Sistemas Termodinámicos

Un sistema termodinámico es la parte del universo que se está observando. El entorno es lo que le rodea y puede interaccionar con él.

• Sistema Abierto: Intercambia materia y energía con el entorno.
• Sistema Cerrado: Intercambia energía, pero no materia, con el entorno.
• Sistema Aislado: No intercambia materia ni energía con el entorno.

Principios de la Termodinámica

Primer Principio de la Termodinámica

El primer principio de la Termodinámica, aplicado a un proceso químico, indica que la variación de energía interna de un sistema es igual al calor desprendido o absorbido por el sistema más el trabajo realizado por o sobre el sistema.

Segundo Principio de la Termodinámica

Asumiendo que la energía se conserva, el segundo principio de la Termodinámica especifica que no todas las transformaciones energéticas son posibles, relacionando la espontaneidad de un proceso físico-químico con la variación de energía que tiene lugar.

Este principio también afirma que en los procesos espontáneos, la entropía del universo aumenta.

Tercer Principio de la Termodinámica

El tercer principio de la Termodinámica establece que cuando una sustancia se encuentra a 0 K en forma de cristal perfecto, su entropía es nula.

Magnitudes Termodinámicas Clave

Entalpía

La entalpía de una reacción química equivale al calor que desprende o absorbe el sistema cuando se produce dicha reacción a presión constante.

Entalpía Estándar de Formación

Se define la entalpía estándar de formación de un compuesto como el cambio de calor que resulta de la formación de un mol de ese compuesto a partir de sus elementos en sus estados de agregación más estables a 25ºC y 1 atm de presión.

Ley de Hess

La Ley de Hess establece que cuando una reacción química se puede expresar como suma algebraica de otras, su calor de reacción es igual a la suma algebraica de los calores de las reacciones parciales.

Energía de Enlace o Entalpía de Enlace

La energía de enlace o entalpía de enlace es el flujo de calor, en valor absoluto, que acompaña a la formación o ruptura de un mol de enlaces a partir de los átomos aislados en estado gaseoso y a presión constante.

Entropía

La entropía, que se simboliza con la letra S y se mide en J/K, es una variable macroscópica que refleja el desorden microscópico del sistema que estamos estudiando. Actúa como función de estado y, por lo tanto, su variación solo depende de la situación entrópica inicial y final del sistema, no de los pasos intermedios que este haya realizado.

Energía Libre de Formación (Gibbs)

La energía libre de formación de un compuesto en condiciones estándar equivale al cambio de energía libre necesario para formar un mol de compuesto a partir de sus elementos en su estado fundamental en esas condiciones de presión y temperatura.