Fundamentos de Termodinámica Química
La termodinámica es una rama fundamental de la física que estudia la relación entre el calor y el trabajo, así como las propiedades de los sistemas termodinámicos. Estos sistemas pueden clasificarse como abiertos, cerrados o aislados, dependiendo de su interacción con el entorno.
Los principios de la termodinámica química son esenciales para comprender los procesos energéticos en la naturaleza y la industria. El primer principio establece la conservación de la energía, afirmando que esta no se crea ni se destruye, solo se transforma. Matemáticamente, se expresa como la variación de energía interna de un sistema igual al calor que entra menos el trabajo que sale.
El segundo principio introduce el concepto de dirección espontánea de los procesos, indicando que el calor siempre fluye de un cuerpo caliente a uno frío. Además, establece que la entropía del universo siempre aumenta en procesos espontáneos, lo que tiene implicaciones profundas para la eficiencia de las máquinas térmicas y la irreversibilidad de ciertos procesos.
El tercer principio de la termodinámica proporciona un punto de referencia absoluto para la entropía, estableciendo que la entropía de un sistema puro en el cero absoluto es cero.
Vocabulary: Entropía - Medida del desorden molecular de un sistema.
Las fórmulas de termodinámica y ecuaciones de entalpía son herramientas esenciales para cuantificar los cambios energéticos en los procesos químicos y físicos. Entre las ecuaciones más importantes se encuentran:
- Trabajo (W) = F × dx × cos(θ)
- Energía interna (U) = Q - W
- Calor específico (c) = Q / (m × ΔT)
- Entalpía (H) = U + PV
- Entropía (S) = Q / T
- Energía libre de Gibbs (G) = H - TS
Definition: La entalpía (H) es una medida del contenido total de calor de un sistema termodinámico.
Un aspecto crucial en la termodinámica química es cómo calcular la entalpía usando la ley de Hess. Esta ley establece que si se conocen las entalpías de reacción de una serie de reacciones químicas, entonces la entalpía de cualquier reacción que se pueda escribir a partir de ellas también se puede calcular. Este principio es fundamental para determinar entalpías de reacciones complejas que no pueden medirse directamente.
Highlight: La Ley de Hess es una herramienta poderosa para calcular entalpías de reacciones complejas a partir de datos de reacciones más simples.
