Reacciones Quimica Espontanea El Trabajo

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AO DE LA CONSOLIDACION SOCIAL DEL PERU

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA FACULTAD DE INGIENERIA QUIMICAALUMNA: YATACO GUERRA LUISA YULIANA DOCENTE: ING. CUSI PALOMINO ROSALIO

CURSO CICLO

: TERMODINAMICA : VI

SECCION: A

2010

INTRODUCCIONLa termodinmica es una rama fundamental de la Qumica, que se centra en el estudio macroscpico de la naturaleza en equilibrio, sin embargo resulta en la mayora de los casos muy poco popular entre los estudiantes. Esto puede ser debido a que el estudio termodinmico de un proceso qumico fsico se suele abordar mediante un planteamiento matemtico muy riguroso, donde la derivacin de todas las ecuaciones tiene un peso importante con lo que el estudiante pierde la visin macroscpica del fenmeno estudiado. La idea de esta pgina y de su contenido es acercar al estudiante a los procesos en s, y mediante ejemplos sencillos facilitarle el aprendizaje de la materia. No se ha tratado de escribir unos apuntes que sustituyan a los muchos y buenos textos de Termodinmica Qumica existentes, sino de complementarlos, y hacerlo de forma esquemtica. Ciertamente, se requerirn unos conocimientos matemticos bsicos, pero la termodinmica es una ciencia macroscpica y nosotros, no hay que olvidarlo, hablaremos de propiedades medibles. La Termodinmica se ocupa de estudiar procesos y propiedades macroscpicas de la materia y no contiene ninguna teora de la materia. Por lo tanto no nos dice nada acerca de la estructura de la materia. Como las variables con la cuales se trabaja son siempre macroscpicas, no es posible obtener de la Termodinmica la informacin de escala microscpica acerca del sistema, ya sea en lo referente a su estructura como a sus procesos internos. Si bien sta es una limitacin, en compensacin significa que la Termodinmica tiene gran generalidad. El hecho de evitar deliberadamente toda referencia a la estructura de la materia confiere a la Termodinmica clsica una austeridad que a primera vista puede parecer poco agradable. Pero este enfoque tiene la virtud de poner en evidencia precisamente aquellas partes de una teora fsica que no dependen de teoras particulares de la materia. Por esto la Termodinmica tiene un aspecto muy prctico, puesto que se la puede aplicar con toda confianza a sistema que son demasiado complicados para ser analizados mediante otras teoras.

TERMODINAMICA MARCO TEORICO

La termodinmica (del griego o-, termo, que significa "calor"1 y , dinmico, que significa "fuerza")2 es una rama de la fsica que estudia los efectos de los cambios de magnitudes de los sistemas a un nivel macroscpico. Generalmente los cambios estudiados son los de temperatura, presin y volumen, aunque tambin estudia cambios en otras magnitudes, tales como la masa, la densidad, o la resistencia. Tambin podemos decir que la termodinmica nace para explicar los procesos de intercambio de masa y energa trmica entre sistemas trmicos diferentes. Para tener un mayor manejo especificaremos que calor significa "energa en trnsito" y dinmica se refiere al "movimiento", por lo que, en esencia, la termodinmica estudia la circulacin de la energa y cmo la energa infunde movimiento. Histricamente, la termodinmica se desarroll a partir de la necesidad de aumentar la eficiencia de las primeras mquinas de vapor. El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinmicas son las leyes de la termodinmica, que postulan que la energa puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor o trabajo. Tambin se postula la existencia de una magnitud llamada entropa, que puede ser definida para cualquier sistema. En la termodinmica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinmico y su contorno. Un sistema termodinmico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre s mediante las ecuaciones de estado. stas se pueden combinar para expresar la energa interna y los potenciales termodinmicos, tiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontneos. Con estas herramientas, la termodinmica describe cmo los sistemas responden a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de temas de ciencia e ingeniera, tales como motores, transiciones de fase, reacciones qumicas, fenmenos de transporte, e incluso agujeros negros. Los resultados de la termodinmica son esenciales para la qumica, la fsica, la ingeniera qumica, etc.,

DEFINICIONES:Antes de entrar en el estudio termodinmico de procesos sencillos es necesario establecer una serie de conceptos y la nomenclatura para el mejor entendimiento de la asignatura. En primer lugar tendremos que delimitar de forma precisa la parte del Universo objeto de nuestro estudio, distinguindose entre:

Sistema: parte del Universo objeto de estudio. Alrededores: porcin del Universo que no se va a estudiar, pero que puede interaccionar con el sistema. Pared: separacin real o imaginaria entre el sistema y los alrededores. El tipo de pared determina que tipo de interaccin se puede producir entre el sistema y los alrededores. As las paredes pueden ser:

Mvil o rgida, lo que permitir o no un cambio de volumen del sistema, Permeable, impermeable o semipermeable, lo que permitir o no el intercambio de materia entre el sistema y los alrededores. Adiabtica o Diatrmica, que permite o impide, respectivamente, mantener una diferencia de temperatura entre el sistema y los alrededores.

As, los sistemas termodinmicos que podemos estudiar, se pueden clasificar en:

Cerrados: son aquellos que pueden intercambiar energa, aunque no materia, con los alrededores. Abiertos: aquellos que pueden intercambiar materia y energa. Aislados: que no pueden intercambiar ni materia ni energa.

Para describir un sistema termodinmico debemos conocer los valores de una serie de propiedades observables macroscpicamente, llamadas variables, propiedades o funciones termodinmicas, por ejemplo, presin (P), temperatura (T), densidad (), volumen (V), etc. No todas las variables termodinmicas son independientes, ya que una vez definidas algunas de ellas las otras pueden obtenerse en funcin de estas, mediante una ecuacin de estado. Las variables termodinmicas pueden clasificarse en:

Extensivas: que dependen de la cantidad de materia, ej. el volumen. Intensivas: que son independientes de la cantidad de materia, ej. P, T, densidad.

As surge otra clasificacin para un sistema termodinmico, los sistemas pueden ser a su vez:

Homogneos: las propiedades termodinmicas tiene los mismos valores en todos los puntos del sistema. El sistema est constituido por una sola fase. Heterogneos: las propiedades termodinmicas no son las mismas en todos los puntos del sistema. El sistema est constituidos por varias fases, separadas entre s por una "frontera" llamada interface.

Cuando el sistema se presenta en fase gaseosa, el sistema es homogneo, con independencia de el nmero de compuestos qumicos que lo constituyan (ej. el aire). Una sustancia pura, slo puede presentar una fase lquida, sin embargo pude exhibir varias fases slidas (ej. carbono como diamante, grafito o fureleno). En el caso sistemas compuestos por ms de una sustancia qumica, la situacin es ms compleja, ya que los lquidos podrn ser o no mixcibles totalmente en determinadas circunstancias de presin y temperatura, dando por tanto lugar a la distincin de una o de varias fases. Y lo mismo se puede decir de los slidos, en general una aleacin constituir una fase, pero la mezcla de slidos estar formada por tantas fases como slidos estn presentes.

El estado de un sistema queda definido cuando todas las variables termodinmicas tienen valores fijos. Por lo tanto, las variables termodinmicas son funciones de estado y mientras su valor no cambie el estado del sistema tampoco, ahora bien cuando una variable cambia el estado del sistema tambin cambia. El cambio sufrido por el sistema debido a un proceso termodinmico queda definido slo cuando se indica;

El estado inicial del sistema. El estado final del sistema. La trayectoria o camino seguido en el proceso.

Muy importante es indicar que las variables termodinmicas solo estn definidas cuando el sistema est en equilibrio termodinmico. Qu significa equilibrio termodinmico? significa que se den simultneamente tres situaciones:

Equilibrio trmico (que la temperatura no cambie). Equilibrio qumico (que su composicin no cambie). Equilibrio mecnico (que no se produzcan movimientos en el sistema).

En funcin de cmo se realice el cambio de estado se habla de:

Proceso reversible: los cambios en las funciones de estado son infinitesimales. El sistema est prcticamente en equilibrio durante todo el proceso, lo que implica un tiempo, para su realizacin, infinito. Se conoce el valor de las propiedades termodinmicas en cada punto de la trayectoria. Proceso irreversible: el sistema slo est en equilibrio en el estado inicial y en el final. No se puede conocer el valor de las funciones de estado en los puntos intermedios de la trayectoria.

Algunos nombres para procesos especficos en los que el sistema cambia de estado son:

Proceso isotrmico: la T permanece constante. Proceso isobrico: la P permanece constante. Proceso isocrico: el V permanece constante.

ECUACIN DE ESTADOEs la ecuacin matemtica que liga las funciones termodinmicas y que por tanto permite definir el sistema termodinmico. Hay que determinarla experimentalmente. Como ejemplo:

para slidos o lquidos a temperatura ambiente, resulta ser del tipo ; V = aT + bT2 + cT3+ ... + jP + kP2 + mP3 + ... para un gas ideal, es PV=nRT

TEMPERATURALa Temperatura es una propiedad de estado intensiva relacionada con la energa del sistema debida al movimiento desordenado de las molculas que lo constituyen. Su cambio supone el cambio repetitivo y predecible