FISICOQUIMICA. La energía total de un sistema puede ser: externa, interna o de tránsito. CLASIFICACION TIPOS DETERMINACION Energía Potencial:

Transcripción

1 FISICOQUIMICA ENERGIA: No puede definirse de forma precisa y general, sin embargo, puede decirse que es la capacidad para realizar trabajo. No se puede determinar de manera absoluta, solo evaluar los cambios. FORMAS DE ENERGIA: La energía total de un sistema puede ser: externa, interna o de tránsito. CLASIFICACION TIPOS DETERMINACION Energía Potencial: Energía que posee un cuerpo debido a su posición relativa dentro de un campo ENERGIA EXTERNA gravitatorio uniforme, expresada en función de un plano de referencia Referencia: una altura fija arbitrario. Relacionada con la Posición y Movimiento de dicho cuerpo con respecto a un sistema de referencia. Energía Cinética: Energía que posee un cuerpo debido a su movimiento relativo con respecto a otro cuerpo o a sus alrededores. Referencia: un cuerpo fijo. ENERGIA INTERNA (U) Relacionada con la posición y el movimiento de las moléculas, átomos y partículas que componen una sustancia. NO SE PUEDE CALCULAR NI DE FORMA DIRECTA NI DE FORMA ABSOLUTA. Se puede obtener, sin embargo, un valor relativo con respecto a un estado de referencia. Sensible: Debida al movimiento de las moléculas que componen una sustancia: vibración, rotación y traslación. Latente: Debida a la posición de las moléculas entre ellas (Energía Potencial Molecular) y las interacciones moleculares (fuerza de atracción y repulsión). Química: Debida a la posición de los átomos en la molécula, Fuerzas Intramoleculares: Enlaces (Tipo, longitud, interacciones). Depende de la temperatura Depende de la fase de la sustancia. Gases>Líquidos>Solidos Depende de la molécula de la sustancia.

2 ENERGIA DE TRANSITO Son formas de energías que se manifiestan cuando un sistema intercambia energía con sus alrededores. Nuclear: Debida a la posición de los neutrones y protones en el núcleo atómico. Calor (Q): Es la forma de energía que atraviesa una frontera (de un sistema) debido a una diferencia (gradiente) de. El calor se transfiere de forma espontánea de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Trabajo (W): Es la forma de energía que atraviesa una frontera (de un sistema) debido a una diferencia (gradiente) de Fuerzas. Depende del tipo de núcleo, es decir, del átomo de cada elemento. Se obtiene a partir del balance de energía. Se calcula: Siempre y cuando se pueda calcular. SISTEMA: Se utiliza en termodinámica para delimitar aquella región del mundo físico que se está considerando. Un sistema queda completamente descrito cuando se especifican los valores de cierto número de variables; las más frecuentes que se emplean en el área termoquímica son: temperatura, presión, volumen y composición química. CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS TIPO DE SISTEMA DESCRIPCION EJEMPLO ABIERTO Existe transferencia de masa y transferencia de energía.

3 CERRADO Existe transferencia energía solo de AISLADO No existe transferencia de masa ni de energia PROPIEDADES DE UN SISTEMA Propiedad de Estado (Función de Punto): Conjunto de variables intensivas que definen el ESTADO de un sistema:, Presión, Volumen especifico, Energía Interna Especifica, Entalpia Especifica y otras. Dependen únicamente del Estado de la sustancia y no del camino o trayectoria que siguió la sustancia para alcanzar dicho estado. El cambio de una propiedad depende solamente del estado final y del estado inicial. Estado: Son las condiciones que tiene un sistema en equilibrio termodinámico en determinado momento, definido por sus propiedades. Equilibrio Termodinámico: Es cuando las propiedades de un sistema no cambian con el tiempo. No hay potenciales desbalanceados en el sistema. Implica que el sistema esta en equilibrio térmico (no hay gradientes de temperatura), equilibrio mecánico (no hay fuerzas

4 desbalanceadas y/o gradientes de presión), equilibrio de fases (las masas de cada fase no cambian) y equilibrio químico (no hay reacciones químicas). Regla de las Fases de GIBBS: para un sistema en equilibrio compuesto por C (Component) componentes en P (Phase) fases, el número de variables intensivas que se hace necesario especificar para que el sistema se encuentre completamente definido, denominado F: GRADOS DE LIBERTAD DE GIBBS (Free); viene dado por: F= C P + 2 Función de Trayectoria: Variable que depende del camino mediante el cual se alcanzo dicho valor. Sus funciones de trayectoria: Q y W. OTROS TERMINOS: CALORIA: energía que se debe transferir para elevar en un (1) grado centígrado la temperatura de un (1) gramo de agua. CAPACIDAD ESPECIFICA: energía que se necesita para elevar la temperatura de un sistema a un (1) grado centígrado. CAPACIDAD CALORIFICA MOLAR: energía que se necesita para elevar la temperatura a un (1) grado centígrado en un sistema que corresponde a un (1) mol de sustancia. CALOR ESPECIFICO: energía para elevar a un (1) grado centígrado de un gramo de agua. TEMPERATURA Es una variable de proceso muy importante, ya que muchas propiedades de la materia dependen de ella tales como: densidad, equilibrio químico, velocidades de la reacción, energía interna, dirección del flujo de calor, entre otras. Es una medida de la Energía Cinética promedio que poseen las moléculas que forman la sustancia. Por ser proporcional a un tipo de energía, la temperatura no puede medirse directamente y para hacerlo hay que utilizar otras propiedades físicas que dependen de ella, tales como la densidad, la resistencia eléctrica, el voltaje y otras. ESCALAS DE TEMPERATURA Algunas escalas de temperatura se han definido arbitrariamente en función de algunas sustancias y otras se han obtenido a partir de ellas.

5 Escala CENTIGRADA O CELSIUS ( C): Se basa en el punto de congelación del agua al cual se le asignó una temperatura de 0 C y el punto de ebullición del agua con 100 C. es una escala relativa, es decir, el valor Cero (0 C) no representa la ausencia total de temperatura sino, que es solo un valor arbitrario tomado como referencia para la escala. Escala KELVIN: Se obtiene moviendo (en la escala Celsius) el cero de la escala hasta el valor que corresponde al cero absoluto (-273,15 C), manteniendo las divisiones de la escala del mismo tamaño, por lo que están escalas se relacionan de la siguiente manera: T K T C + 273, 15 T C T K 273, 15 Válidas para Valores de 1 C = 1 K Intervalos de Escala FAHRENHEIT: Es una escala relativa. Toma como referencia el punto de congelación del agua el cual asigna el valor de 32 F y el punto de ebullición del agua el cual es 212 F. Escala RANKINE: Se obtiene a partir del mismo procedimiento seguido para obtener la escala Kelvin, pero usando F. T R T F + 459, 67 T F T R 459, 67 Válidas para Valores de 1 F = 1 R Intervalos de

6 Relación entre escala CELSIUS Y escala FAHRENHEIT Tomando el mismo intervalo de temperatura para ambas escalas (Puntos de Congelación y de ebullición normales del agua) se obtiene: 1 C = 1,8 F Intervalos de T F 1, 8T C + 32 Valores de Relación entre la escala RANKINE y la escala KELVIN T R 1, 8T K Valores e intervalos de

7 DIMENSION MASA FACTORES DE CONVERSION VALORES EQUIVALENTES 1 Kg = 1000 g = 0,001 ton = 2,20462 lbm = 35,27392 onzas 1 lbm = 16 oz = = 453,593 g = 0, Kg 1 ton = 2204,1062 lbm LONGITUD 1 m = 100 cm= 1000 mm = 10 6 micras (µ) = angtroms = 39,37 pulg = 3,2808 pies = 1,0936 yardas = 0, millas 1 pies = 12 pulg = 13 yardas = 0,3048 m = 30,48 cm 1 pulg = 0,0254 m VOLUMEN 1 m 3 = 1000 l = 10 6 cm 3 = 10 6 ml = 35,3145 pies 3 = 264,17 galones = 1056,68 quarts 1 pies 3 = 1728 pulg 3 = 7,4805 galones = 0, m 3 = 28,317 l = 28,317*10 3 cm 3 FUERZA 1 Nw = 1 Kg*m/s 2 = 10 6 dinas = 10 6 g*cm/s 2 = 0,22481 lbf 1 lbf = 32,174 lbm*pie/s 2 = 4,4482 Nw 1 Kgf = 9,81 Nw PRESION TRABAJO POTENCIA 1 atm = 1,01325*10 5 Nw/m 2 (Pa) = 1,01325 bares = 1,01325*10 6 dinas/cm 2 = 29,921 pulg Hg = 760 mmhg (Torr) = 10,333 m H 2 O = 14,696 lbf/pulg 2 (psia) = 33,9 pies H 2 O = 1,033 Kgf/cm 2 = Kgf/m 2 1 m H 2 O = 1000 Kgf/m 2 1 bar = 14,5038 lgf/pulg 2 (psia) 1 Joules (J) = 1 Nw*m = 10 7 ergs = 10 7 dina*cm = 2,778*10-7 Kw*h = 0,23901 Cal = 0,7376 lbf*pie = 9,486*10-4 Btu 1 Btu = 778,17 Lbf*pie =252 Cal 1 l*atm = 101,3 J 1 W = 1 J/s = 0,23901 Cal/s = 0,7376 lbf*pie/s = 9,486*10-4 Btu/s = 1,34*10-3 Hp 1 KW = 3,412 Btu/h 1 Hp = 550 lbf*pie/s = 2545 Btu/h 1 Cv = 75 Kgf*m/s 1,3410 Hp = 1000 Nw*m/s 1,4126 Hp = 1 Btu/s

8