Introducción a la Termodinámica

La termo química es parte de un amplio tema llamado termodinámica, que es el estudio científico de la conversión del calor y otras formas de energía. Las leyes de la termodinámica proporcionan guías útiles para entender la energética y la dirección de los procesos.

En general, la energía se puede convertir de una forma a otra, y se puede transferir de una parte del universo a otra. Lo que queremos entender es cómo pueden darse esos intercambios de energía como calor o trabajo entre un sistema y su entorno.

En la termodinámica examinamos los cambios en el estado de un sistema, que se define por los valores de todas sus propiedades macroscópicas importantes, por ejemplo, composición, energía, temperatura, presión y volumen. 

Presión 

En Química la tomaremos como la suma total de la cantidad de choques multiplicado por la fuerza de las partículas dentro de un recipiente en condiciones contantes.

Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entren en contacto, ya que las moléculas gaseosas se hallan en constante movimiento.

La Presión tiene una relación directa con la Temperatura y volumen de un cuerpo.

La presión a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen.

El volumen mantenido a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

 

Entalpia

Los cambios químicos pueden hacer que se desprenda o absorba calor.

También pueden hacer que se efectúe trabajo, sea sobre el sistema o sobre el entorno

La función termodinámica llamada entalpía (de la palabra griega enthalpein, que significa “calentar”) representa el flujo de calor en cambios químicos que se efectúan a presión constante cuando no se efectúa más trabajo que el trabajo presión-volumen.

Por lo que pueden ocurrir Reacciones exotermicas o indotermicas.

Las exotermicas son aquellas que liberan Energía al sistema.

H sera la entalpia de la reacción, por lo que si la entalpia de los reactivos es mayor que la entalpia de los productos la reacción sera exotermica, con tal la diferencia de la entalpia de los productos sea menor a cero.

Las indotermicas necesitan Energía desde el entorno para poder reaccionar.

La explicación matemática para la Entalpia la vemos en la siguiente formula

Que se lee; la entalpía de reacción es igual a la suma total de coeficiente estequiométrico de los productos de reacción por la diferencia de la entalpia de la entalpia de formación de los productos menos la suma total de los coeficientes estequiométricos de los reactivos en la reacción por la entalpía de formación de los reactivos

Equilibrio Térmico

Cuando dos sistemas o cuerpos con diferente Temperatura entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energía Térmica al de menor temperatura, hasta conseguir un equilibrio térmico  

Simulador

http://www.uruguayeduca.edu.uy/UserFiles/P0001/File/ppiocero.swf

Temperatura

Es la cantidad promedio del movimiento de partículas. La temperatura no depende del tamaño, ni del número ni del tipo.

Esta se puede medir en grados Celsius (C°), Farenheit (F°), Kelvin (K) y Rankine (R).


Estas son escalas de medición, por lo que difieren en valor numérico pero no varia el promedio de movimiento cinético de las partículas en medición.

El grado Celcius (C°), fue tomado en referencia al agua, siendo 0°C el punto de congelación del agua y 100°C su punto de ebullición.


Mientras tanto la escala Farenheit basa su referencia en cuatro mediciones,  la primera de una mezcla de sal, hiel y cloruro de amonio, y lo toma como punto 0°F, el segundo esta fijado en la medición de hielo y agua dando 32°F, pasas a la medición de la temperatura corporal siendo esta 96,8°F y el hervir del agua en 212°F.

La escala Kelvin (estos no se llaman grados), son la escala basada en el cero absoluto, en este punto ninguna partícula tiene movimiento teóricamente, la energía necesaria para pasar de un Kelvin a otro es igual que 1°C, la única diferencia es que el 0 en kelvin es igual a -273.15°C.




La escala Rankine es análoga con la escala Kelvin, pero esta lo es con respecto al Farenheit.

En el siguiente enlace tenemos un convertidor de temperaturas.

http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema3/actividades/escalas_temperatura.swf

Calor Especifico

El cambio de temperatura que experimenta un objeto cuando absorbe cierta cantidad de calor se determina mediante su capacidad calorífica, C.

Es una propiedad intrínseca de cada material; es la cantidad de calor requerido para elevar su temperatura 1 K (o 1 °C).

 A mayor capacidad calorífica, mayor calor requerido para producir un incremento dado en la temperatura.

Calor específico = (cantidad de calor transferido)/ (gramos de sustancia)(cambio de temperatura)
 Q = m/AT


Capacidad calorífica


Esta se refiere a la cantidad de Calor que contiene un cuerpo.

Energía Interna

La suma de todas las fuerzas cinéticas y potencial de las partículas en un sistema.


Cada partícula tiene una carga, creando una fuerza atractiva o repulsiva según la carga de la otra partícula.


Podemos describirlo también, como el movimiento aleatorio y desordenado de las partículas dentro de un sistema.



Esto es debido al movimiento lineal, rotacional y vibracional de las partículas.



La energía interna es muy difícil de calcular ya que son muchas las partículas que componen un cuerpo y tienen muchos tipos diferentes de energía. Lo que se suele hacer es calcular la variación de energía interna.