Este documento presenta conceptos clave de termodinámica y química, incluyendo: (1) la definición de sistemas termodinámicos abiertos, cerrados y aislados, (2) las propiedades de estado como la temperatura y su conservación de energía, (3) las transformaciones de energía como trabajo y calor, y (4) conceptos como energía interna, entalpía y leyes de la termoquímica.

1. Reactividad y Equilibrio
Químico.
3°A y 3°B
Danilo Verdugo
Objetivos: Identificar Sistemas Termodinámicos, propiedades de estado y
transformaciones de energía.
Definir trabajo, calor y energía interna.

2. 1. Conservación de la Energía.
El hombre siempre a dependido de suministros energéticos.
Entre estos se encuentran los alimentos que nos proporcionan
nutrientes y energía, la quema de combustible fósil para uso
domiciliario, industrial, del transporte. De ahí que es tan
importante la energía.
Sistemas termodinámicos.
Sistema: Objeto en estudio ,el cual esta rodeado de un entorno y el
medioambiente..
Sistema Abierto: Puede intercambiar masa y energía por lo general
en forma de calor con sus alrededores.
Sistema Cerrado: El cual permite la transferencia de energía (calor)
pero no de masa.
Sistema Aislado: No permite el intercambio de energía ni de masa.
Universo : Sistema + entorno

3. Ejemplos de sistemas:
Una hormiga: Es un sistema abierto, pues Intercambia
energía y materia con lo que la rodea.
Una casa con un patio: Sistema abierto.
Una botella de bebida tapada: Sistema cerrado que
mientras la botella
este tapada solo
puede intercambiar
calor con el entorno.
La Tierra:
Sistema abierto.

4. El contenido de un termo:
Durante varias horas es un
sistema aislado que no
pierde o gana masa ni energía.
El universo:
Se desconoce su dimensión y si tiene
un limite, pero según el conocimiento
actual el universo es único.
Se trata de un sistema aislado que
no tiene entorno.
Propiedad de estado.
Es aquella que al modificarse mediante una
acción externa, su diferencia entre el valor inicial
y el final no depende del camino recorrido por el
sistema. Lo único que importa son los valores
extremos.
Ejemplo: masa, el volumen la temperatura, la
presión, la energía interna, la entalpía, la
entropía, la energía libre.

5. Ejemplo de la temperatura como propiedad de estado.
¿Te has dado cuenta que en el informe meteorológico solo importa la
minima y máxima temperatura ?
No interesa si durante el día subió bajo volvió a subir, solo importan los
extremos.
Ejemplo:
Un cambio de cualquiera de estas propiedades se expresa
como:
Cambio: Magnitud de la propiedad final – Magnitud de la
propiedad inicial.
if XXX −=∆

6. Transformaciones de energía.
Se define energía como: “La capacidad
para efectuar trabajo”, Se transfiere por
calentamiento o enfriamiento , lo que
comúnmente llamamos ganancia o perdida
de calor.
Analicemos la siguiente situacione.
Un montañista escala por la ladera de un
roquerío.
¿Hay implícita alguna forma de energía
química?
La energía que aportan los alimentos se
transforman en energía motora muscular
del montañista.
En general, son energías químicas las que
provienen de los alimentos (metabolismo)
y también en parte las que son resultado
de la acción motora en el ser humano.

7. Los ejemplos indican un principio fundamental de la
naturaleza.
La energía no se crea ni se destruye, solo se
transforma, de manera que la energía permanece
constante en el universo.

8. Términos Trabajo y Calor.
El trabajo y el calor son procesos por los cuales se puede
cambiar la energías de un sistema.
Cada vez que se ejerce una fuerza sobre un objeto se esta
realizando un trabajo (w), que modifica la energía del objeto.
En términos físicos
En termodinámica
La unidad del trabajo es joule, es preferida en las ciencias
porque se puede derivar directamente de unidades, que se
emplean para expresar la energía cinética y potencial.
dFW ⋅=
VPW ∆−=
.
uff, uff

9. Pext
Pint
Pext > Pint
Pext
Pint
dx

10. Calor
Pedro, cierra la
ventana. Que no
salga el calor.
¡Que no salga el calor!!!
¡O que no entre el frío!!!

11. ¡Maestro! tengo que preguntarle algo.
Ayer, papá me dijo que cerrara la
ventana para que no salga el calor……
No entendí lo que me quiso decir.
...... Además el otro día sin
querer toque la plancha y
me quemé. ¿Cómo es que
ocurren estos fenómenos?
Hummm......... interesante… veo que tienes
una curiosidad científica.
Te explicaré qué sucedió en ambos casos.

12. No olvides que la
constitución de la
materia tiene
como unidad al
ÁTOMO

13. Entonces…… ¿Qué es el calor?Entonces…… ¿Qué es el calor?Entonces…… ¿Qué es el calor?Entonces…… ¿Qué es el calor?
El calor es un
tránsito. Es decir,
un flujo de
energía...
La agrupaciónLa agrupación
de átomosde átomos
forma lasforma las
MoléculasMoléculas
Ejemplo: Cuando hace frío perdemos energía mediante el
flujo térmico (calor), hacia el entorno.

14. ...Cuando disminuye el calor las moléculas vuelven a
su estado original con menor movimiento.
Equivalencia entre la caloría y la unidad de trabajo:
Aun cuando la energía, el calor y el trabajo son conceptosAun cuando la energía, el calor y el trabajo son conceptos
diferentes se pueden expresar en las mismas unidades.diferentes se pueden expresar en las mismas unidades.
(Equivalente mecánico del calor)(Equivalente mecánico del calor)
1cal = 4,184J1cal = 4,184J 1000 cal = 1Kcal1000 cal = 1Kcal

15. ...Maestro,¿Hasta cuando fluye
contacto entre dos cuerpos si
permanecen en contacto
indefinido?
Si las paredes entre dos
cuerpos son diatérmicas, fluye
calor hasta que se igualan las
temperaturas, a esto se le
llama equilibrio térmico.

16. Al aportar calor a un sistema, éste aumenta su
temperatura al igual que su energía interna,
dependiendo de tres factores. Éstos son:
Aumento de temperatura deseadoAumento de temperatura deseado ∆∆°T.°T.
La masa del cuerpo del sistema…La masa del cuerpo del sistema… mm
La sustancia que lo constituye, mejorLa sustancia que lo constituye, mejor
dicho su calor específico, que es ladicho su calor específico, que es la
energía necesaria para aumentar el gradoenergía necesaria para aumentar el grado
de temperatura de un kilogramo de lade temperatura de un kilogramo de la
sustancia considerada….sustancia considerada….CeCe
Sustancias J/g.ºC
Agua 4.18
Aluminio 0,902
Cobre 0,385
Fierro 0,451
Madera 1.76
Mercurio 0,03
Calor especifico de
algunas sustancias.(Ce)

17. Esto se resume en la siguienteEsto se resume en la siguiente ecuaciónecuación fundamental de lafundamental de la
calorimetríacalorimetría..
Entonces:
La cantidad de calor que hay que suministrar a un cuerpo para elevar
su temperatura, depende del incremento de temperatura y de la masa
del sistema que se calienta.
Ejemplo
Si en un alambre de cobre de 10 g se eleva la temperatura
de 20ºC a 45ºC ¿Cuál es el calor transferido al metal?.
Al aplicar la formula
)º20º45)(
º
385.0)(10( CC
Cg
J
gQ −=
Q= m.Ce. ∆ T
Q= m.Ce. ∆ T

18. Energía Interna
Se le llama energía interna a la suma de las energías
individuales (cinética y Potenciales) de todas las
partículas, sean estas moléculas, átomos o iones.
Contribuyen también a la energía interna diversas
formas de energía:
Traslación rotación vibración, interacciones
moleculares y energía nuclear.
La Energía Interna es una función de estado. Ante
cualquier modificación, la magnitud del cambio
depende del valor inicial y final, el que se expresa
como
inicialfinal UUU −=∆

19. La energía de un sistema se puede cambiar mediante
transferencia térmica (q) o trabajo (w).
Por lo tanto la energía interna de un sistema puede
cambiar en una magnitud, si hay una transferencia de
calor o si se realiza un trabajo (w) sobre el desde el
exterior.
WqU +=∆
La variación de la energía Interna puede aumentar o
disminuir según sea el tipo de transferencia que se realice.

20. Sistema
Si ingresa calor al sistema.
q+
(Proceso Endotérmico)
Si sale calor del sistema
q-
(Proceso Exotérmico)
Si se realiza trabajo sobre el
sistema.
W+
Si el sistema realiza trabajo
sobre el entorno.
W-
Relación es de Transferencia de energía como
Calor y Trabajo entre un sistema y su entorno.

21. Entalpía (H)
La mayoría de los procesos donde hay transferencia de calor
ocurren en sistemas abiertos , es decir a presión constante.
El flujo de calor a presión constante ( ) es la variación de
entalpía( ).
Por lo tanto en sistemas a presión constante la primera ley se
expresa como:
Despejando la variación de entalpía
Es normal llamar a la entalpía calor del proceso, ya que la
mayoría de las reacciones químicas se realizan a presión
constante.
pq
H∆
VPHU
WHU
∆−∆=∆
+∆=∆
VPUH ∆+∆=∆

22. Termoquímica
Parte de la termodinámica que estudia los cambios térmicos
relacionados con procesos químicos.
Procesos endotérmicos y exotérmicos.
Un proceso termoquímico se representa mediante una
ecuación termoquímica balanceada.
Ejemplo la evaporación del agua.
Para que el agua pase de estado liquido a gas requiere una
energía de 44.0 Kj, es por tanto una reacción endotérmica.
∆Hº=44,0 kJ

24. El proceso contrario a la evaporación es la condensación, la ecuación se
expresa
En este caso se trata de un proceso exotérmico, el agua libera energía térmica.
Entalpia de formación estándar.
Es el calor de reacción correspondiente a la formación de un mol de la
sustancia a partir de sus elementos en sus estado fundamental o estándar.
Algunos ejemplos de reacciones de formación.
∆Hº=-44,0 kJ
∆Hº=-393.5 KJ/mol
∆Hº=-285.3 KJ/mol
∆Hº=-74.8 KJ/mol
∆Hº=-422.2 KJ/mol

25. Ley de Lavoisier y La place
Una reacción que ocurre en sentido directo, puede ocurrir en sentido inverso, con
igual variación de entalpia pero con signo contrario.
A B ∆Hº = +3
B A ∆Hº = -3
Esta ley también se rige por el principio de la conservación de energía.
Ley de Hess
Permite evaluar el cambio de entalpia en reacciones, que son difíciles de estudiar
de manera experimental. Se aplican sumatorias de ecuaciones conocidas con sus
respectivas entalpias.

26. ∆Hº=74.8KJ/mol
∆Hº= - 285.3KJ/mol /2
∆Hº= - 393.5KJ/mol
∆Hº= - 889.3KJ/mol
Ejemplo:
Hallar la entalpía de combustión del gas metano.
Mediante la adición de 3 ecuaciones y sus correspondientes
se obtiene la variación de entalpía de la combustión del metano.
∆Hº