VARIABLES DE TRANSFERENCIA
Aquellas magnitudes que caracterizan un sistema termodinámico y cuyo valor depende proceso/camino seguido para pasar del estado inicial al final. (ej.: Q, W). En un ciclo, la variación de una función de transferencia a lo largo del ciclo completo NO es cero (∆Qciclo ≠ 0, ∆Wciclo ≠ 0).
CALOR (Q)
Forma de energía en tránsito que produce cambios de temperatura o cambios de estado. Una reacción química es llamada exotérmica cuando expulsa energía en forma de calor al entorno y endotérmica cuando la absorbe. El calor NO es una función de estado y en el sistema internacional se mide en ‘julios’ (J).
PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Cuando un sistema sufre una transformación termodinámica, la variación de energía interna de dicho sistema es igual a la suma del calor más el trabajo intercambiado con su entorno: ∆U = Q + W.
LEY DE HESS (Germain Hess, 1840)
Cuando una reacción química pueda expresarse como la suma/resta algebraica de otras, su calor de reacción (∆H) será igual a esa suma/resta algebraica de los calores de reacción de las reacciones parciales.
CALOR LATENTE (L)
Es una magnitud que mide la cantidad de energía que es necesario comunicar a una sustancia por unidad de masa para hacerla cambiar de estado sin variar su temperatura. En el SI se mide en ‘julios partido por kilogramo’ (J/kg).
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
primer enunciado: No es posible diseñar ningún proceso termodinámico que absorbiendo una determinada cantidad de calor de un foco caliente (Qc) transforme dicho calor en una cantidad equivalente de trabajo (W), ya que siempre habrá un porcentaje de pérdidas del calor absorbido hacia un foco frío (QF ≠ 0): W = QC − QF. (R. Clausius, 1855)
SEGUNDO ENUNCIADO: No es posible diseñar un proceso termodinámico cuyo único fin sea transferir energía en forma de calor desde un foco frío a un foco caliente sin ejercer trabajo sobre el sistema. (Kelvin-Planck, 1897).
ENUNCIADO DE BOLTZMANN (Ludwig Boltzmann, 1878)
En los procesos espontáneos, el Universo en su conjunto (sistema + entorno) tiende hacia un aumento de entropía: ∆SUNIVERSO = ∆Ssistema + ∆Sentorno > 0
ENTALPÍA (H)
Magnitud de un sistema termodinámico que se define como la suma de la energía interna de dicho sistema más el producto de la presión a la que está sometido por el volumen que ocupa. La entalpía es una función de estado y se mide en ‘julios’ (J) en el SI. La variación de entalpía en cualquier proceso termodinámico (∆H) coincide con el calor intercambiado en dicho proceso si este se hubiese producido a presión constante (Qp): ∆H = Qp.
ENTROPÍA (S)
La entropía es una magnitud que mide el grado de desorden molecular de un sistema termodinámico. El grado de desorden (entropía) es algo que puede producirse, poseerse, transferirse pero nunca destruirse. En todo proceso que evolucione desde un estado inicial (So) hasta un estado final (Sf), su variación de entropía (∆S) será igual (SI EL PROCESO ES REVERSIBLE) o mayor (SI EL PROCESO ES IRREVERSIBLE) al cociente entre el calor transferido por el sistema a temperatura constante (Q) entre la propia temperatura absoluta a la que se produce dicho intercambio
ENERGÍA INTERNA (U)
Energía total que posee un sistema termodinámico la cual es igual a la suma de todas las energías de las partículas que lo constituyen. La AU es una función de estado que depende de la temperatura y se mide en ‘julios’ (J) en el SI. La variación de AU en cualquier proceso termodinámico (∆U) coincide con el calor intercambiado en dicho proceso si este se hubiese producido a volumen constante (QV): ∆U = QV.
TRABAJO (W)
Forma de energía en tránsito que aparece cuando hay fuerzas que producen desplazamients. En una reacción química, el trabajo se asocia con variaciones del v, lo cual ocurre cuando hay variación del número de moles de sustancias gaseosas (∆n) en la misma. El trabajo tampoco es una función de estado y en el sistema internacional se mide en ‘julios’ (J).
VARIABLES DE ESTADO O FUNCIONES DE ESTADO
Aquellas magnitudes que caracterizan un sistema termodinámico y cuyo valor depende solo de los estados final e inicial del mismo, siendo independientes del proceso seguido para pasar del estado inicial al final. En un ciclo, la variación de una función de estado a lo largo del ciclo completo es cero (∆pciclo = 0, ∆Vciclo = 0, ∆Tciclo = 0, ∆Uciclo = 0, ∆Hciclo = 0, …).
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS (G)
La energía liberada por un sistema cuando este realiza un trabajo útil a presión constante se conoce como ‘energía libre’ (G). Se define como la entalpía de un sistema menos el producto de su temperatura por su entropía (G = H – T·S). Es una magnitud cuya variación (∆G) a lo largo de un proceso termodinámico nos permite predecir si dicho proceso es espontáneo o no. Para valores negativos de la variación de energía libre (∆G < 0)
SISTEMA TERMODINÁMICO
Porción del universo a la que vamos a estudiarle su flujo de materia y de energía con el resto del universo, es decir, con su ‘entorno’. Los sistemas termodinámicos pueden ser:– abiertos: Intercambian materia y energía con su entorno (ej.: cuerpo humano).– cerrados: No intercambian materia con su entorno pero sí energía (ej.: mercurio en un termómetro).- aislados: No intercambian ni materia ni energía con su entorno (ej.: universo).
CALOR ESPECÍFICO (CE)
Es una magnitud que mide la cantidad de energía que es necesario comunicar una sustancia por unidad de masa para variar su temperatura 1 grado. El calor específico es una magnitud propia de cada sustancia y toma valores diferentes cuando el proceso ocurre a presión constante (cep) con respecto a cuando ocurre a volumen constante (cev).