Zusammenfassung der Ressource
Termodinámica
- La primera ley de la
termodinámica
Anmerkungen:
- Es el estudio general de la energía y sus inter-conversiones.
- Sistema abierto
Anmerkungen:
- El matraz caliente
cede calor a los alrededores mientras se
enfría.
- SIstema cerrado
Anmerkungen:
- El matraz con una
solución caliente con tapón cede calor a
los alrededores; se enfría.
- Sistema aislado
Anmerkungen:
- El matraz caliente
embebido en un aislante es una
aproximación de un sistema aislado. No
se escapa vapor de agua y, al menos
durante un tiempo, se transfiere muy
poco calor a los alrededores.
- la energía no se puede
conseguir algo a cambio
de nada
Anmerkungen:
- No puede existir un
dispositivo que produzca energía continuamente
sin ningún aporte de energía,
- Energía Interna (U)
Anmerkungen:
- Suma de las energías cinética y potencial de todas las partículas que
componen el sistema.
- ∆U = U final - U inicial
∆U = U producto - U reactivo
∆U sistema = - ∆U alrededores
- Si los reactivos tienen una energía interna mayor que los productos
∆U Negativo: la energía fluye fuera del sistema hacia los alrededores
Si los reactivos tienen una energía interna mayor que los productos
∆U Positivo: La energía es absorbida por el sistema desde los alrededores
- ∆U sistema = q + w
Anmerkungen:
- q(calor)
+ el sistema gana e. térmica
- el sistema pierde e. térmica
- w (trabajo)
+ trabajo es hecho sobre el sistema
- trabajo es hecho por el sistema
- ∆U (cambio energía interna)
+ la energía fluye hacia el sistema
- la energía fluye desde el sistema
- La naturaleza de la energía
- Energía
- Trabajo
- Fuerza a través
de distancia
Anmerkungen:
- Capacidad de Realizar
Trabajo
- Se puede transferir
por calor
- Energía Cinética
Anmerkungen:
- Energía asociada al
movimiento de un objeto
- Ec= 1/2 m v2 (Joule)
Energía cinética es un medio de la masa por la velocidad al cuadrado
- Energía Térmica
Anmerkungen:
- Energía Potencial
Anmerkungen:
- Energía asociada con la
posición de un objeto
Ep= m g hLa energía potencial es igual al producto de la masa por la gravedad por la altura
- Energía Química
Anmerkungen:
- Posición de electrones y núcleo de átomos
- La ley de conservación de la energía
Anmerkungen:
- La energía no se puede crear ni destruir. Sin embargo, la energía se puede transferir de un objeto a otro y puede adoptar
diferentes formas.
- Calor y Temperatura
Anmerkungen:
- La temperatura es una medida de la energía térmica promedio dentro de una muestra de
materia.
- El calor es la transferencia de energía térmica. La energía térmica siempre fluye de la
materia a temperaturas más altas a la materia a temperaturas más bajas.
- Cuantificación del calor y el
trabajo
- q ∝ ΔT
Anmerkungen:
- Cuando un sistema absorbe calor su temperatura cambia
- q = C × ∆T
- C
Anmerkungen:
- La constante de proporcionalidad entre q y ΔT,
medida de la capacidad del sistema para absorber energía térmica sin sufrir un gran cambio de
temperatura.
- Definimos la capacidad calorífica (C) de un sistema como la cantidad de calor necesaria para
cambiar su temperatura en 1 °C.
- C= J / °C
Propiedad Extensiva
Depende de la cantidad de materia que se calienta
- Cs
Anmerkungen:
- cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1
gramo de la sustancia en 1 °C
- q = m × Cs × ∆T
- q sistema = - q alrededores
Anmerkungen:
- Si suponemos que las dos sustancias están aisladas
térmicamente de todo lo demás, entonces el calor perdido
por una sustancia es exactamente igual al calor ganado
por la otra (según la ley de conservación de la energía).
- Trabajo
Presión-Volumen
Anmerkungen:
- Ocurre cuando una fuerza (causada por un cambio de volumen)
actúa a lo largo de una distancia contra una presión externa.
- w = F * D
- F = -Pext * A
- w = -Pext * A * Δℎ
- w = -Pext * ΔV
- ΔV= A*Δℎ
- Medición de ∆U para reacciones
químicas. VOLUMEN CONSTANTE
- q = m × Cs × ∆T
Anmerkungen:
- w = -Pext * ΔV
Anmerkungen:
- ΔV = 0
- W = 0
- ΔUrxn = qv
- q cal = Ccal×∆T
Anmerkungen:
- El cambio de temperatura (ΔT) está relacionado con el calor
absorbido por todo el conjunto calorimétrico (q cal) mediante la
ecuación:
- Ccal es la capacidad calorífica de todo el conjunto calorimétrico.
- qcal = -qrxn
- qrxn = qv = ∆U rxn
- ∆U rxn = q rxn / mol (compuesto)
Anmerkungen:
- Si te dan en gramos el compuesto tienes que transformalo a mol según la tabla periodica
- Bomba Calorimétrica
Anmerkungen:
- Un equipo que mide ∆U para
reacciones de combustión.
Una bomba calorimétrica, la
reacción ocurre en un recipiente sellado llamado bomba, lo que
asegura que la reacción ocurre a volumen constante.
- Entalpía: el calor liberado en una
reacción química a presión
constante
- H
Anmerkungen:
- La suma de su energía interna y el producto de
su presión y volumen
- H = U + VP
- ΔH = ΔU + PΔV
Anmerkungen:
- El cambio de entalpía (Δ!) para cualquier proceso que ocurre bajo presión constante viene
dado por la expresión
- ΔH = (qp + w) + PΔV
- ΔH = (qp + w) -w
- ∆H = qp
Anmerkungen:
- ΔH es igual al calor a presión
constante (qp)
- Diferencia entre ΔH y ΔU
Anmerkungen:
- ΔU es una medida de toda la energía (calor y trabajo) intercambiada con
los alrededores
- ΔH es una medida únicamente del calor intercambiado en
condiciones de presión constante
- Para reacciones químicas que producen o consumen grandes cantidades de gas y, por lo
tanto, dan lugar a grandes cambios de volumen, ΔH y ΔU pueden diferir ligeramente en
valor
- ΔH positivo
Anmerkungen:
- indica que el calor fluye desde los alrededores hacia el sistema a medida que
ocurre la reacción
- Endotérmica
Anmerkungen:
- Absorbe calor de sus alrededores
- los enlaces fuertes se Rompen y se forman los débiles. Los
núcleos y los electrones se reorganizan en una disposición con mayor energía potencial,
absorbiendo energía térmica en el proceso.
- ΔH negativo
Anmerkungen:
- indica que el calor fluye desde el sistema hacia los alrededores a medida que
ocurre la reacción
- Exotérmica
Anmerkungen:
- Desprende calor de sus alrededores
- los enlaces débiles se rompen y se forman enlaces más
fuertes. Sólo se necesita una pequeña cantidad de energía para romper los enlaces
débiles
- Calorimetría de presión constante
- Calorímetro
Anmerkungen:
- El calorímetro consta de dos tazas de café de
poliestireno, una insertada en la otra, para
proporcionar aislamiento del entorno del
laboratorio.
- La masa de la
solución.
Anmerkungen:
- La reacción se produce en una cantidad de
solución específicamente medida dentro del
calorímetro
- q rxn = -q soln
Anmerkungen:
- El calorímetro aislado evita que el calor se escape, por lo que suponemos que el calor ganado por
la solución es igual al perdido por la reacción (o viceversa):
- q rxn = q p = ΔH rxn
Anmerkungen:
- Esta cantidad medida es el calor de reacción para la cantidad específica (que se
mide con anticipación) de reactivos que reaccionan.
- ΔH rxn
Anmerkungen:
- Para encontrar ΔH rxn por mol de un reactivo particular, dividimos por el número de
moles que realmente reaccionaron,
- q = m × Cs × ∆T
Anmerkungen:
- Si conocemos la capacidad calorífica específica de la solución, que normalmente se supone que
es la del agua, podemos calcular q soln, el calor absorbido o perdido por la solución (que actúa
como el entorno) u
- Reacciones acuosas
Anmerkungen:
- podemos
medir ΔH rxn de manera bastante simple usando
el calorímetro de taza de café.
- Presión Constante vs Volumen
Constante
Anmerkungen:
- La misma reacción, con exactamente la misma cantidad de reactivo, se lleva a cabo en una bomba
calorimétrica y en un calorímetro de taza de café. E
- Volumen Constante
Anmerkungen:
- Cuando se produce una reacción química en un recipiente
sellado en condiciones de volumen constante, la energía se
desprende sólo en forma de calor.
- Presión Constante
Anmerkungen:
- Cuando se produce una reacción química al aire libre en
condiciones de presión constante ,la energía puede
evolucionar tanto en forma de calor como de trabajo
- En conclusión
Anmerkungen:
- En conclusión, el valor de q rxn con mayor magnitud debe provenir del calorímetro de
la bomba. En una bomba calorimétrica, todo el cambio de energía que se produce en el curso
de la reacción toma la forma de calor (5)
- En un calorímetro de taza de café, la cantidad de energía liberada en forma de calor puede ser
menor porque parte de la energía puede usarse para realizar trabajo (w).
- Relaciones que involucran ∆Hrx
- ΔH rxn
Anmerkungen:
- Se denomina
entalpía de reacción o calor de reacción y depende de la cantidad de material que
experimenta la reacción.
- Relaciones Cuantitativas
Anmerkungen:
- Si una ecuación química se multiplica por algún factor, entonces ΔH también se
multiplica por el mismo factor.
- Si se invierte una ecuación química, entonces ∆H rxn cambia de signo
- Ley De Hess
Anmerkungen:
- Si una ecuación química se puede expresar como la suma de una serie de pasos,
entonces ∆H rxn para la ecuación general es la suma de los calores de reacción de
cada paso.
- Determinación de entalpías
- Estado Estándar ∆H
Anmerkungen:
- Para un gas: el estado estándar de un gas es gas puro a una presión de exactamente 1
atm.
- Para un líquido o un sólido: el estado estándar de un líquido o un sólido es la sustancia pura
en su forma más estable a una presión de 1 atm y a la temperatura de interés (a menudo
considerada 25 °C).
- Para una sustancia en solución: el estado estándar de una sustancia en solución es una
concentración de exactamente 1 M.
- Cambio de Entalpía Estándar
∆H°
Anmerkungen:
- El cambio de entalpía de un proceso cuando todos los reactivos y productos están en sus
estados estándar. El signo de grado indica estados estándar.
- La Entalpía estándar de formación ∆Hf°
Anmerkungen:
- Para un compuesto puro: el cambio de entalpía cuando se forma 1 mol del compuesto a
partir de sus elementos constituyentes en sus estados estándar.
- Para un elemento puro en su estado estándar: ∆Hf°
- + ∆H f°
Anmerkungen:
- La entalpía estándar de formación corresponde a la formación de un
compuesto a partir de sus elementos constitutivos en sus estados estándar
- - ∆H f°
Anmerkungen:
- el negativo de la entalpía estándar de formación corresponde a la
descomposición de un compuesto en sus elementos constitutivos en sus estados estándar: