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“LENGUAJE TERMODINÁMICO”
Profesor: M. en C. Gerardo Omar Hernández Segura
Departamento de Fisicoquímica
Laboratorio de Termodinámica
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Química
OBJETIVO
Que el alumno reflexione sobre la importancia
de conocer, saber el significado, identificar,
entender y aplicar adecuadamente los
términos del lenguaje termodinámico para
establecer comunicación con el profesor y de
esta manera iniciar el proceso de enseñanza
aprendizaje de la Termodinámica Clásica.
Lenguaje
Ideas
ilimitadas Permite aludir a las cosas y
situaciones en su ausencia.
pensamientos
(conceptos, enunciados y
razonamientos)
Conocimiento
conceptos científicos
lenguaje científico
comunicar la ciencia
Comunicación Oral Comunicación Escrita
Precisión
Neutralidad
Universalidad
Concisión
Comunicación escrita
Redacción
Oraciones: Sujeto + verbo + complemento.
Uso adecuado de signos de puntuación:
Por ejemplo uso de la coma (,): -Si el hombre supiera realmente el valor que tiene la mujer andaría en cuatro patas en su búsqueda. -Si el hombre supiera realmente el valor que tiene la mujer, andaría en cuatro patas en su búsqueda. -Si el hombre supiera realmente el valor que tiene, la mujer andaría en cuatro patas en su búsqueda.
Fisicoquímica
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FISICOQUÍMICA:
•La rama de la Química que estudia las propiedades físicas y la
estructura de la materia, así como las leyes y teorías de los cambios
físicos y químicos.
•Se utilizan las ciencias físicas para comprender los fenómenos
físicos y químicos, empleando como herramienta las matemáticas.
FISICOQUÍMICA
Electroquímica
Cinética química
Mecánica cuántica
Termodinámica
Biofisicoquímica
Fenómenos de superficie
Termodinámica
Es una ciencia fenomenológica y experimental que estudia las transformaciones de la energía y la predicción de cambios en la naturaleza. Se ocupa solamente de sistemas en equilibrio. No considera el tiempo de transformación, se centra en los estados inicial y final de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por la velocidad con qué tal cambio se produce.
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TERMODINÁMICA:
TERMODINÁMICA Clásica.-Macroscópico
Estadística.-Microscópico
En nuestra clase de termodinámica definiremos a nuestro objeto del estudio como sistema, el cual está contenido en nuestro universo termodinámico, a sus cercanías las llamaremos entorno o alrededores y lo que separa al sistema del entorno y universo será su límite, frontera o pared
Sistema Termodinámico SISTEMA TERMODINÁMICO:
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Alrededores, vecindad o entorno
Es la parte más cercana al sistema con la que puede
interactuar, intercambiando materia y/o energía.
ALREDEDORES, VECINDAD O ENTORNO:
UNIVERSO universo termodinámico El universo termodinámico difiere del universo cosmológico, pero puede coincidir.
El universo termodinámico del Universo.
El universo termodinámico consta del sistema y los alrededores.
UNIVERSO TERMODINÁMICO:
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PARED, LÍMITE O FRONTERA:
Es lo que separa o delimita al
sistema del resto del universo
termodinámico.
A través de la pared, el sistema
puede interactuar con los
alrededores o entorno,
intercambiando materia y/o
energía.
PAREDES
Reales.- Tangibles
Imaginarias.- Intangibles
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Fase:
Porción homogénea del sistema físicamente
distinguible y mecánicamente separable.
Interfase:
Región de contacto entre dos fases, cuyas
propiedades resultan ser un promedio de las
fases que la constituyen.
Componente:
Es el número de especies presentes en un
sistema, cuyas propiedades físicas y químicas
quedan definidas mediante su estructura
química.
OTRAS DEFINICIONES PARA EL SISTEMA:
Clasificación de los sistemas
(Interacción con sus alrededores)
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CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA POR SU INTERACCIÓN CON LOS ALREDEDORES:
Clasificación de los sistemas (Número de fases)
• Sistema homogéneo
Consta de una sola fase
• Sistema heterogéneo
Consta de dos o más fases
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Se define por fase la porción homogénea del
sistema, físicamente diferenciable y separable
mecánicamente.
CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA POR EL NÚMERO DE FASES:
PARED (LÍMITE, FRONTERA) CLASIFICACIÓN
Clasificación
(sistema-entorno): Tipo de pared
Interacción entre el
sistema y su entorno
Por su interacción
mecánica
Rígida No hay modificación del volumen
Móvil Hay modificación del volumen
Por el paso de
materia a través de
ella
Permeable Hay paso de materia
Semipermeable Hay paso de materia (en forma
selectiva)
Impermeable No hay paso de materia
Por su interacción
térmica
Adiabática No hay interacción térmica
Diatérmica Sí hay interacción térmica
Aislante No hay ningún tipo de
interacción 20
CLASIFICACIÓN DE PAREDES:
Conjunto de atributos macroscópicos
susceptibles de medirse experimentalmente,
a los cuales pueden asignarse valores
numéricos y que proporcionan información
sobre el estado de un sistema.
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PROPIEDADES TERMODINÁMICAS:
Propiedades termodinámicas
Intensivas o Constitutivas • Son independientes de
la masa del sistema • Ej: presión,
temperatura, densidad, concentración, masa molar, volumen molar.
Extensivas o Aditivas • Dependen de la
masa del sistema • Ej: masa, volumen,
área, cantidad de sustancia, longitud.
CLASIFICACIÓN DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS:
En general, el cociente de dos propiedades extensivas es igual a
una propiedad intensiva. Ejemplos:
FP
A
m
V
nC
V
mM
nm
VV
n
Condición particular del sistema
para la cual han sido asignados
valores numéricos a las variables de
estado.
Estado de un sistema
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ESTADO DE UN SISTEMA:
En termodinámica, un sistema experimenta
un cambio de estado siempre y cuando una o
más de una de las propiedades
termodinámicas que definen el estado del
sistema cambia sus valores. El término
“cambio de estado” no se debe confundir con
el término “cambio de fase”.
Cambio de estado
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CAMBIO DE ESTADO:
Función de Estado
Propiedad macroscópica (energía interna,
entalpía, entropía, etc.) que depende
solamente de los estados inicial y final del
sistema, y no de la trayectoria que siga
para efectuar el cambio. Su diferencial es
exacta.
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FUNCIÓN DE ESTADO:
Función de Trayectoria
Propiedad cuyo valor depende de la
trayectoria seguida para pasar del estado
inicial al estado final.
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FUNCIÓN DE TRAYECTORIA:
Un sistema se encuentra en equilibrio
termodinámico si los valores numéricos asignados a
las variables termodinámicas que lo describen,
cuando el sistema es aislado, no varían con el
tiempo. Implica equilibrio térmico, mecánico,
eléctrico y químico.
Equilibrio
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EQUILIBRIO:
Mecanismo mediante el cual un sistema cambia de
estado. Un proceso se define por el estado inicial, el
estado final y la trayectoria seguida. Dos procesos
que comienzan en el mismo estado inicial y
terminan en el mismo estado final, pero suceden
por trayectorias diferentes son procesos distintos.
Proceso
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PROCESO:
Clasificación de los procesos (naturaleza del proceso)
– Reversible
Ocurre como una sucesión de estados que se encuentran
infinitesimalmente cerca del equilibrio; cambios
infinitesimales en las condiciones pueden devolver al sistema
y a su entorno a sus estados iniciales.
– Irreversible
Es imposible anular sus efectos en el sistema y en los
alrededores. (todos los procesos en la vida real)
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CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS POR SU NATURALEZA:
Isobárico (P=cte)
Isotérmico (T=cte)
Isocórico (V=cte)
Adiabático (Q=0, P1,V1,T1→ P2,V2,T2)
Politrópico (Q ≠ 0, P1,V1,T1→ P2,V2,T2) 31
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS POR LAS RESTRICCIONES IMPUESTAS EN EL SISTEMA:
PROBLEMA:
Que los alumnos ejemplifiquen con material de uso cotidiano
algunos de los términos de lenguaje termodinámico investigados
en el cuestionario previo.
Procedimiento experimental
• Con el material que trajeron:
– realizar diferentes tipos de sistemas,
– clasificarlos y
– explicarlos.
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Discutir 4 sistemas propuestos:
• Objeto de estudio (esquema o fotografía) • Sistema: ________________________ • Alrededor: ______________________ • Paredes: ________________________ • Fases: __________________________ • Componentes de cada fase:_________ Clasificar el sistema por: a) Su interacción con el ambiente b) Número de fases Clasificar las paredes por: a) Por la interacción mecánica sistema-alrededores b) Por la interacción térmica sistema-alrededores c) Por el paso de materia a través de ella
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