1. UNIDAD NIVELACIÓN:
Introducción a la termodinámica
PROF. Andrea Mena T.
NM4

2. Principios Básicos de Termodinámica
La termodinámica es una rama de la ciencia que nació a
mitad del siglo XIX:
Reacciones entre calor y
Estudia Otras clases de
Energía
Se basa en 2 principios Fundamentales:
1.La energía del universo es constante.
2. El desorden del universo aumenta constantemente.

3. Conceptos Básicos
1- Energía: Capacidad de un Sistema para
producir un trabajo.
Sistema
T° y P°
(Dada)
“E” almacenada
La “E” es medible ENERGÍA INTERNA
Macroscópicamente (U)

4. 2- Calor (q): Energía que se transmite de un
sistema a otro como consecuencia de una
diferencia de temperatura.
Conducción
CALOR Convección
Radiación

5. Conducción Convección Radiación
El calor fluye desde Se da en líquidos y Gases. Transferencia de calor que
el objeto más caliente La convección tiene lugar no precisa de contacto
hasta cuando áreas de fluido entre la fuente y el
más frío, caliente ascienden hacia receptor del calor.
hasta que los dos objetos las regiones de fluido frío
alcanzan a la misma
temperatura

6. 3- Trabajo (w): acción de modificar un sistema o
sus alrededores.
S. Inicial
Q
W
S. Final

7. Sistema y Entorno
• Sistema: Es lo que se desea estudiar, una parte
especifica del universo.
• Entorno: Es lo que rodea al sistema y es donde se
produce el intercambio con el sistema.
• Universo: Conjunto de sistema y entorno.

8. Tipos de Sistemas
• Sistema Abierto: Intercambia materia y
energía.
• Sistema Cerrado: Intercambia sólo energía y
no materia.
• Sistema Aislado: No intercambia materia ni
energía.

10. Primera ley de la termodinámica
• No es más que otra manera de expresar el
principio de conservación de la energía.
Matemáticamente se expresa:
ΔU = Q + W.

11. • Forma de expresar el principio de conservación
de la energía.
Aumenta la
Sistema absorbe calor Q =+ Energía
Interna
Disminuye la
Sistema libera calor Q =- Energía
Interna

12. si el sistema
W es positivo realiza trabajo
el entorno efectúa
W negativo Un trabajo
Sobre el sist.

13. TERMOQUÍMICA
• Todas las reacciones químicas transcurren con
un intercambio de energía con el medio
ambiente.
REACCIÓN EXOTÉRMICA REACCIÓN ENDOTÉRMICA
Proceso en el que se Proceso que necesita un
desprende energía aporte continuo de
energía para producirse

14. La entalpía: primera variable
termodinámica
• La entalpía (H) es la medida del contenido
calórico de una reacción.
• Variación de entalpía (ΔH) intercambio de
energía térmica que experimenta un sistema
químico con su ambiente, a presión constante.
∆H = (H productos – H reactantes)

15. Reacción endotérmica. Reacción exotérmica.
Si ΔH > 0 significa que al Si ΔH < 0 significa que el
sistema se le ha suministrado sistema libera calor al entorno,
calor desde el entorno, disminuyendo su
aumentando su contenido contenido calórico,
calórico

17. Calculo de Entalpia
La tostación de la pirita se produce según:
4 FeS2 (s) +11 O2 (g) → 2 Fe2O3 (s) + 8 SO2 (g)
Calcule la entalpía de reacción estándar.
FeS2(s)= −177,5 kJ/mol
Fe2O3= −822,2 kJ/mol
SO2= −296,8 kJ/mol

18. Ejercicio
• Para la siguiente reacción calcular la entalpía
de formación:
CaC2 (s) + 2H2O (l) ↔ Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g)
CaC2 (s) - 60 KJ/mol
H2O (l) - 285,83 KJ/mol
Ca(OH)2 (s) - 986,1 KJ/mol
C2H2 (g) 226,7 KJ/mol

19. Ley de Hess
• Nos permitirá realizar cálculos algebraicos con
los valores de calor de reacción (podemos
sumar restar, amplificar) con el fin de obtener
variaciones de entalpía de procesos.

20. • EJEMPLO: Determinar la entalpía para la
reacción de combustión completa del carbono
sólido.

21. • Determinar la entalpía a 25°C y 1 atm para la
reacción de combustión del acetileno.

22. EJERCICIOS
1. Calcule la entalpía de formación del CH4(g) a
través de la reacción representada por la
ecuación química:
C(s) + 2 H2(g) ------ CH4(g)

23. Calcular el valor de H para la combustión
completa de un mol de metano gaseoso.

24. ENTROPIA
1896, Ludwig Boltzmann:
• Estableció que las transformaciones en la
naturaleza buscan:
Espontáneamente el camino que
les signifique un mínimo consumo
de energía, lo que determina el
máximo desorden.

25. • El concepto desorden aplicado a las
transformaciones, es preciso ya que
determina la probabilidad de que esto ocurra.
ENTROPIA
(S)
VARIABLE
TERMODINAMICA
MAYOR ENTROPIA MENOR ENTROPIA
GRADO DE DESORDEN
DE LA MATERIA MAYOR PROBABILIDAD MENOR PROBABILIDAD
DE QUE OCURRA DE QUE OCURRA.

26. Segunda Ley:
Todo sistema evoluciona espontáneamente
en el sentido en que aumente el desorden,
es decir, evoluciona espontáneamente para
alcanzar la máxima entropía.

27. Entropía
• Se asocia con el grado de desorden que
presenta la materia.
• Establece que los procesos en la naturaleza
tienden al máximo desorden, con un
aumento de entropía.
• Se simboliza con la letra “S”
ΔS = Variación de Entropía

28. Calculo de Entropía
Entropía del Sistema
Ssist = S° Prod – S° Reactantes

29. • Entropía del entorno
ΔSent = -ΔHSist/T

30. • Entropía del universo
ΔSuniv = ΔSsist + ΔSent

31. Entropía del Universo
ΔSuniv = ΔSsist + ΔSent
ΔSent = -ΔHSist/T

32. ΔSuniv < 0
Disminución del desorden
Proceso no Espontáneo
Ej: Líquido - Sólido
ΔSuniv > 0
Aumento del desorden
Proceso Espontáneo
Ejemplo:
Liq ---- Gas
Solido – Liquido

33. ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
Energía libre de gibbs
Variable termodinámica
PREDICE LA RELACIÓNA
1876 W. Gibbs ESPONTANEIDAD DE LA ENTROPIA
REACCIÓN
ENTALPIA

34. • Energía Libre de Gibbs (ΔG) se expresa así:
• La ΔG es el predictor de la espontaneidad
de una Reacción Química.

35. ENERGÍA LIBRE DE GIBBS ESTÁNDAR
∆G = G° PRODUCTOS – G° REACTANTES

36. Si:
ΔG = 0, La Reacción esta en Equilibrio.
ΔG > 0, La Reacción No Ocurre
ΔG< 0, La Reacción Ocurre
Espontáneamente

37. Criterios de Espontaneidad de una Reacción
• Como un proceso puede ocurrir
independientemente de los valores + o – de entalpía
y entropía. La energía Libre es la única variable capaz
de definir si es una reacción es espontánea o no.
• La energía libre sólo predice si la reacción química
ocurre, No predice el tiempo en que se logrará la
transformación.

38. Resumen