Procesos termodinámicos

Es la transformación en la que un sistema cambia energía con el entorno pasando de un estado inicial de equilibrio a otro final de equilibrio. Se dice que un sistema está en equilibrio cuando cumple unas condiciones: equilibrio químico (la composición no varía), equilibrio mecánico (no hay movimientos observables macroscópicamente) y equilibrio térmico (la Ti! Es la misma en todo el sistema). Según el estado de equilibrio, las transformaciones pueden ser de dos tipos: reversibles (cuando se efectúan por una sucesión de estados de equilibrio, y en cualquier momento se puede volver a un estado anterior) irreversibles (es aquel en el cual la transformación no está en algún momento en equilibrio y no se puede volver a una situación anterior). Hay varios tipos de transformaciones:
adiabáticas (0=0), isoterma (Ti!=cte.), isócora (V=cte.) e isobárica (P=cte.)

Primer principio de la termodinámica. Concepto de trabajo

El primer principio se enuncia diciendo que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma.
En termodinámica la energía se divide en dos tipos:
··Calor (O): energía que se trasfiere por una diferencia de Tª
··Trabajo (W): cualquier energía que no sea calor.
El primer principio debe enunciarse como la variación de energía total de un sistema es igual a la
suma de los intercambios O y W, esta variación es la variación de energía interna.

El Q y W serán positivos cuando sean realizados del entorno al sistema.

Concepto de entalpía

:
Surge cuando se observa que la energía interna a volumen constante sólo depende del calor. En todos esos procesos que hay pérdida de energía por procesos de Q. Para tener en cuenta estos
trabajos, se da una nueva magnitud conocida como entalpía llH =

Q –

V IIp

El valor de la entalpía nos va a decir si la reacción es exotérmica o endotérmica. En un proceso exotérmico                         Y en uno endotérmico sn >
O

Aplicaciones del primer principio de la termodinámica:
En un proceso isotermo

la Tª es constante -» Q=W
En un proceso isócoro el volumen es constante
->llH =
Q, este calor por haber sido a volumen                                                  
En un proceso isobárico la presión es cte.
-» llH =

Qp

En un proceso adiabático el calor es O

-c-

llU =
W

Reacciones químicas y reacciones termoquímicas:
Para originar una reacción es necesario aplicar energía para romper y formar enlaces. Si la energía de los enlaces rotos es menor que la de los formados la reacción es exotérmica, en caso contrario es endotérmica. ¿Qué se entiende por ecuación termoquímica? En la ecuación hay que dar el estado físico de los materiales, también hay que indica las condiciones de P y Tª a la que se realiza la reacción. Se acostumbra a dar unas condiciones específicas llamadas condiciones estándar.
Se adopta el valor O para los elementos que se encuentren en su forma más estable. Hay dos tipos de entalpía estándar, de formación y de combustión

Entalpía de enlace:
Para formar un producto es necesario romper enlaces y formar nuevos. Ello implica un consumo
de energía en la ruptura y un desprendimiento en la formación.

Ley de Hess:
La variación de entalpía es una función de estado, es decir, no depende nada más que del estado inicial y del final. Si una reacción puede darse en varias etapas, la llHes la suma de las entalpías de reacción de las reacciones intermedias.
2º Principio de la termodinámica: concepto de entropía:
Se define proceso espontaneo aquel que ocurre en un sistema sin interacción exterior. En estos casos el proceso llega hasta el equilibrio termodinámico y nunca se invierten. Los procesos espontáneos son irreversibles y aumenta el desorden, para medirlo se introduce una nueva función de estado llamada entropía “S”. La variación de entropía de una función es la diferencia entre la entropía de los productos y los reactivos multiplicada por el número de moles.

Al ser la entropía de una función de estado solo se puede medir la variación de entropía.

La energía libre de Gibbs:
Gibbs y Helmhoctz establecieron la relación entre variación de entalpía y variación de entropía mediante una nueva función llamada entalpía libre, energía libre de Gibbs o energía libre.

Se define como energía libre de formación (AGºf) como la variación de energía libre que sucede
cuando se sintetiza 1 mol de un compuesto a partir de sus elementos en estado estable.

La
!J.G nos va a permitir saber si una reacción es espontánea o no. En procesos espontáneos
(exotérmica

),

!J.G <
O, en un proceso no espontáneo (endotérmico),
!J.G >
O
. Para estudiar la
espontaneidad vamos a estudiar la
!J.G,ya que este criterio tiene validez general.

La energía libre de Gibbs:
Gibbs y Helmhoctz establecieron la relación entre variación de entalpía y variación de entropía mediante una nueva función llamada entalpía libre, energía libre de Gibbs o energía libre.

Se define como energía libre de formación (AGºf) como la variación de energía libre que sucede cuando se sintetiza 1 mol de un compuesto a partir de sus elementos en estado estable.

La
!J.G nos va a permitir saber si una reacción es espontánea o no. En procesos espontáneos
(exotérmica

),

!J.G <
O, en un proceso no espontáneo (endotérmico),
!J.G >
O
. Para estudiar la
espontaneidad vamos a estudiar la
!J.G,ya que este criterio tiene validez general.