TERMOQUÍMICA

Oh, Bendito Jesús, haz que mi alma se aquiete en ti. Permite que tu poderosa calma reine en mí. Gobiérname, oh, Rey de la Calma, Rey de la Paz.​

No hay camino para la paz, la paz es el camino.​

Oración

Valor del mes: Cultura de Paz​

TERMOQUÍMICA​

​No soy desordenado... ¡¡¡Sólo colaboro con la entropía del Universo!!!

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¿Qué es la energía para ti?

Puedes anexar un dibujo que haga referencia a la idea que tienes sobre este concepto.

Multiple Select

¿Cuál de estas son tipos de energía?

• Térmica

• Radiante

• Nuclear

• Química

• Potencial

​La energía es la capacidad que tiene un cuerpo o un sistema para producir trabajo o transferir calor. Luego calor (q) y trabajo (w) son dos mecanismos de transferencia de la energía.

​ENERGÍA

Proveniente del Sol, es la fuente primaria de energía de la Tierra.

Radiante​

​

Es la energía asociada con el movimiento arbritario de los átomos y moléculas.

Térmica

Es la energía almacenada en los enlaces químicos de las sustancias.

Química

Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos por los neutrones y protones.

Nuclear

Potencial

Es la energía disponible en virtud de la posición de un objeto.

​Tipos de energía...

​Los científicos han concluido...

Aún cuando la energía se presenta en diferentes formas interconvertibles entre sí, ésta no se crea ni se destruye. Cuando desaparece una forma de energía debe aparecer otra (de igual magnitud).

Ley de conservación de la energía: la energía total del universo permanece constante.​

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¿Qué es el calor?

Puedes anexar un dibujo como explicación a lo que entiendes acerca de este concepto.

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¿Qué es la temperatura?

Puedes anexar un dibujo como explicación a lo que entiendes acerca de este concepto.

​Cambios de energía en reacciones químicas

El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que están a temperaturas diferentes.

La temperatura es una medida de la energía térmica.​

Mayor energía térmica

temperatura ≠ energía térmica

​Sistema y sus tipos

La termodinámica es el estudio del cambio de calor de reacciones químicas.

Intercambio:

El sistema es la porción específica del universo que es de interés en el estudio.

masa y energía

energía

nada

Fill in the Blanks

De acuerdo al criterio térmico o energético, una reacción química que libera calor se denomina: reacción...

Fill in the Blanks

De acuerdo al criterio térmico o energético, una reacción química que absorbe calor se denomina: reacción...

​2H_2(g) + O_2(g)

​2H₂O_(l)

​Exotérmica: calor liberado por el sistema hacia los alrededores.

Energía

​2Hg_(l) + O_2(g)

​2HgO_(s)

​Endotérmica: calor absorbido por el sistema hacia los alrededores.

Energía

​Proceso exotérmico

​Proceso endotérmico

La termodinámica es el estudio de la interconversión de calor y otras clases de energías.

Las funciones de estado son las propiedades que están determinadas por el estado físico del sistema, independientemente de cómo se alcanzó esa condición.

energía, presión, volumen y temperatura

La energía potencial del excursionista 1 y el excursionista 2 es la misma aún cuando ellos tomaron caminos distintos.

​Primera Ley de la Termodinámica

La energía puede ser convertida de una forma a otra pero no puede ser creada o destruida.

ΔE_sistema + ΔE_entorno = 0

ΔE_sistema = -ΔE_entorno

energía liberada por combustión (sistema) = energía absorbida por el entorno (entorno)

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

reacción química exotérmica

​Expresión matemática de la primera Ley de la Termodinámica

Donde:

ΔE_sistema: es el cambio de la energía interna del sistema (U)

q: es el cambio de calor entre el sistema y el entorno

w: ​es el trabajo realizado por el sistema

​w = p x ΔV cuando un gas se expande en contra de una presión externa constante

​ΔE_sistema = q + w

​Proceso	​Signo
​Trabajo realizado por el sistema sobre los alrededores	​-
​Trabajo realizado sobre el sistema sobre los alrededores	+​
​Calor absorbido por el sistema de los alrededores	+​
​Calor absorbido por los alrededores del sistema	-​

Convenio de signos para trabajo y calor

Multiple Choice

Si el calor (q) es absorbido por el sistema, entonces:

• q < 0

• q = 0

• q > 0

• ninguna de las anteriores

Multiple Choice

Si el trabajo (w) es realizado por el sistema sobre los alrededores, entonces:

• q < 0

• q = 0

• q > 0

• ninguna de las anteriores

Multiple Choice

Si el calor (q) es absorbido por los alrededores, tiene signo:

• es negativo

• es positivo

• no tiene signo

• siempre es positivo

• siempre es negativo

Multiple Choice

Si el trabajo (w) es realizado por los alrededores sobre el sistema, tiene signo:

• es negativo

• es positivo

• no tiene signo

• siempre es positivo

• siempre es negativo

​Expresión matemática de la primera Ley de la Termodinámica

​ΔU = q + w

La variación de la energía interna también la entendemos como la energía absorbida o desprendida en un proceso a volumen constante (ΔV = 0). Vamos a demostrarlo:

​Teniendo en cuenta que w = - p · ΔV podríamos decir que ΔU = q  - p · ΔV  → ΔU = q_v

La variación de entalpía la entendemos como la energía absorbida o desprendida en un proceso a presión constante (Δp = 0). Vamos a demostrarlo:

​Entalpía (H) = U + p · V; al ser una función de estado, podemos conocer sus variaciones, así que vamos a tomar incrementos de esta ecuación y relacionarla con la fórmula ΔU=q + w:

​

​ ΔH = ΔU + Δ (p · V) = ΔU + p·ΔV + V · Δp = q + V·Δp →  ΔH = q_p

​ ΔU= q + w = q - p ·ΔV → q = ΔU+  p ·ΔV​

​ΔH > 0 Endotérmico: Absorbe energía

ΔH < 0 Exotérmico: desprende energía​

PROBLEMA 1. Calcula la cantidad de energía desprendida en la oxidación a 400 °C de 60,2 g de SO₂ para formar SO₃ según:

2SO₂(g) + O₂(g) → 2SO₃(g) ΔH= -198, 2 kJ

a)  Cuando la reacción se realiza a presión constante:

b)  Cuando la reacción se realiza a volumen constante:​

​RESOLUCIÓN​

​Ambas magnitudes ΔH(q_p) - ΔU(q_v), están relacionadas por la siguiente ecuación:

ΔH = ΔU + Δn ⋅ R ⋅ T

→ donde Δn es la variación de moles GASEOSOS y R = 8,31 J · K^-1 · mol^-1​

​Observación

​a)  Como nos piden la energía desprendida a presión constante, nos están preguntando por el concepto de entalpía (aunque a partir de ahora lo omitamos, nos seguimos refiriendo a variación de entalpía). La entalpía de arriba está referida a cada uno de los coeficientes estequiométricos, de manera que se desprenden 198,2 kJ por cada 2 moles de SO₂. Así que:

​Este concepto de estequiometría lo seguiremos trabajando a lo largo del tema

​b) A volumen constante no están preguntado por el concepto de energía interna.

Así que:

ΔH = ΔU + Δn · R · T → ΔU = ΔH - Δn · R · T

​

ΔU = −93,21 kJ − (−1 mol ∙ 0,00831 kJ · K⁻¹ · mol⁻¹ · 673 K) = −𝟖𝟕, 𝟔𝟏 𝒌𝑱

​¿Alguna pregunta?

​Trabajo realizado sobre el sistema

¡El trabajo no está en función del estado!

Δw ≠ w_final - w_inicial

ΔV > 0

-p​ x ΔV < 0

w_sistema < 0​

PROBLEMA 2. Una muestra de nitrógeno se expande de un volumen de 1,6L a 5,4L. ¿Cuál será el trabajo realizado por el gas si se expande contra:

a)  el vacío?

b)  una presión constante de 3,7atm?​

​RESOLUCIÓN​

​ΔV = Vf - Vi = 5,4L - 1,6L = 3,8L

P = 0atm

​

Sustituyendo:​

w = -0atm x 3,8L = 0L atm = 0 J​

​ECUACIÓN A UTILIZAR: w = -p ⋅ ΔV

​A

​B

¿Alguna pregunta?

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