Uso para aplicacion en introcción a quimica basica

1. TERMODINÁMICA Y
EQUILIBRIO QUÍMICOS
Dra. Heidy Ferrufino

2. TERMODINÁMICA
• Termodinámica química es el estudio de la interrelación
entre el calor y el trabajo con reacciones químicas o con
cambios físicos del estado dentro de los confines de las
leyes termodinámicas.
• La termodinámica química involucra no sólo mediciones de
varias propiedades termodinámicas en el laboratorio, sino
también la aplicación de métodos matemáticos al estudio
de preguntas químicas y a las reacciones de los procesos.

3. • Termodinámica viene del griego “termo” que significa “calor” y “dinámico” que
significa “fuerza” y describe cómo los sistemas macroscópicos responden a los
cambios en su entorno.
• Históricamente, la termodinámica se desarrolló a partir de la necesidad de
aumentar la eficiencia de las primeras máquinas de vapor.

4. • Desde que la descubrimos la venimos aplicando a una amplia variedad de temas de
ciencia e ingeniería, como motores, transiciones de fase, reacciones químicas, e
incluso a los agujeros negros. Los resultados de la termodinámica son esenciales
para la química, la física y la ingeniería, en definitiva, toda nuestra tecnología se
basa en sus 3 leyes.
• La estructura de la química termodinámica está basada en las primeras dos leyes de
la termodinámica. Comenzando a partir de la primera y segunda ley de la
termodinámica, cuatro expresiones matemáticas llamadas "ecuaciones
fundamentales de Gibbs" se pueden obtener

5. 1ª LEY DE LA TERMODINÁMICA
• Es el principio de conservación de la energía y
se define como: La energía ni se crea ni se
destruye, sólo se transforma.
• La primera ley de la termodinámica relaciona
el trabajo y el calor transferido intercambiado
en un sistema a través de una nueva variable
termodinámica, la energía interna.
• Determina que la energía interna de un
sistema aumenta cuando se le
transfiere calor o se realiza un trabajo sobre él.
Su expresión depende del criterio de signos
para sistemas termodinámicos elegido:

7. • Donde:
• ∆U : Incremento de energía interna del sistema ( ∆U = Ufinal - Uinicial ). Su unidad
de medida en el Sistema Internacional es el julio ( J )
• Q : Calor intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el
Sistema Internacional es el julio ( J ), aunque también se suele usar la caloría ( cal ). 1
cal = 4.184 J
• W : Trabajo intercambiado por el sistema con el entorno. Su unidad de medida en el
Sistema Internacional es el julio ( J )

8. El universo en su totalidad se podría considerar un
sistema aislado, y por tanto, su energía total permanece
constante.
Finalmente observa que, al ser una función de estado, la
diferencia de energía interna solo depende de los
estados inicial y final, ∆U = Uf - Ui , y no del camino
que haya seguido el proceso. El calor y el trabajo, en
cambio, no son funciones de estado, por lo que sus
valores dependen del camino seguido por el proceso.

9. 2ª LEY DE LA TERMODINÁMICA
• Esta ley indica la dirección en la que deben darse los
procesos termodinámicos y, por lo tanto, la
imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario
(por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en
el agua pueda volver a concentrarse en un pequeño
volumen o que un vaso que cae al suelo y se rompa
en mil pedazos, pueda volver a unirse lanzando de
nuevo los pedazos al aire) y se define como: En un
sistema aislado la entropía nunca disminuye o su
valor siempre es mayor que cero -Entropía es el
grado de desorden de un sistema-.

10. 3ª LEY DE LA TERMODINÁMICA
Esta ley viene a decir que si llevamos un proceso
al cero absoluto (cosa imposible) su entropía
sería cero. Es tanto como decir que los sistemas
cuanto más fríos son, más ordenados. Un gas
tiene las moléculas sueltas, chocando unas con
otras. Un líquido tiene las moléculas más juntas
y menos libres y un sólido –un cristal por
ejemplo- tiene las moléculas tan juntas y
apretadas que apenas tiene entropía.