TERMODINÁMICA Y ENERGIA

ENERGÍA Y TERMODINÁMICA 

Estudia las transferencias de calor asociadas a las reacciones químicas.

Denominamos estado de equilibrio de un sistema cuando las variables microscópicas presión p, volumen V, y temperatura T, no cambian. El estado de equilibrio es dinámico en el sentido de que los constituyentes del sistema se mueven continuamente.El estado del sistema se representa por un punto en un diagrama p-V. Podemos llevar al sistema desde un estado inicial a otro final a través de una sucesión de estados de equilibrio.

Se denomina ecuación de estado a la relación que existe entre las variables p, V, y T. La ecuación de estado más sencilla es la de un gas ideal  pV=nRT, donde n representa el número de moles, y R la constante de los gases R=0.082 atm·l/(K mol)=8.3143 J/(K mol).

Se denomina energía interna del sistema a la suma de las energías de todas sus partículas. En un gas ideal las moléculas solamente tienen energía cinética, los choques entre las moléculas se suponen perfectamente elásticos, la energía interna solamente depende de la temperatura.

UN EJEMPLO: 

Un gas dentro de un cilindro. Las moléculas del gas chocan contra las paredes cambiando la dirección de su velocidad, o de su momento lineal. El efecto del gran número de colisiones que tienen lugar en la unidad de tiempo, se puede representar por una fuerza F que actúa sobre toda la superficie de la pared.

Si una de las paredes es un émbolo móvil de área A y éste se desplaza dx, el intercambio de energía del sistema con el exterior puede expresarse como el trabajo realizado por la fuerza F a lo largo del desplazamiento dx.

dW=-Fdx=-pAdx=-pdV
Siendo dV el cambio del volumen del gas.

El signo menos indica que si el sistema realiza trabajo (incrementa su volumen) su energía interna disminuye, pero si se realiza trabajo sobre el sistema (disminuye su volumen) su energía interna aumenta.

El trabajo total realizado cuando el sistema pasa del estado A cuyo volumen es V_A al estado B cuyo volumen es V_B.

EL CALOR

El calor no es una nueva forma de energía, es el nombre dado a una transferencia de energía de tipo especial en el que intervienen gran número de partículas. Se denomina calor a la energía intercambiada entre un sistema y el medio que le rodea debido a los choques entre las moléculas del sistema y el exterior al mismo y siempre que no pueda expresarse macroscópicamente como producto de fuerza por desplazamiento.
Se debe distinguir también entre los conceptos de calor y energía interna de una sustancia. El flujo de calor es una transferencia de energía que se lleva a cabo como consecuencia de las diferencias de temperatura. La energía interna es la energía que tiene una sustancia debido a su temperatura, que es esencialmente a escala microscópica la energía cinética de sus moléculas.

El calor se considera positivo cuando fluye hacia el sistema, cuando incrementa su energía interna. El calor se considera negativo cuando fluye desde el sistema, por lo que disminuye su energía interna.
Cuando una sustancia incrementa su temperatura de T_A a T_B, el calor absorbido se obtiene multiplicando la masa (o el número de moles n) por el calor específico c y por la diferencia de temperatura T_B-T_A.
Q=nc(T_B-T_A).

Cuando no hay intercambio de energía (en forma de calor) entre dos sistemas, decimos que están en equilibrio térmico. Las moléculas individuales pueden intercambiar energía, pero en promedio, la misma cantidad de energía fluye en ambas direcciones, no habiendo intercambio neto. Para que dos sistemas estén en equilibrio térmico deben de estar a la misma temperatura.

LEYES DE LA TERMODINÁMICA.


PRIMERA LEY:


La primera ley no es otra cosa que el principio de conservación de la energía aplicado a un sistema de muchísimas partículas. A cada estado del sistema le corresponde una energía interna U. Cuando el sistema pasa del estado A al estado B, su energía interna cambia en
DU=U_B-U_A

SEGUNDA LEY:

La energia tiende a difundirse de una forma mas concentrado a una menos concentrada "entropia" 

LEY CERO ABSOLUTO:

La ley cero, conocida con el nombre de la ley del equilibrio térmico.

“Dos  sistemas en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí”.

El equilibrio térmico debe entenderse como el estado en el cual los sistemas equilibrados tienen la misma temperatura.  Esta ley es de gran importancia porque permitió definir a la temperatura como una propiedad termodinámica y no en función de las propiedades de una sustancia. La aplicación de la ley cero constituye un método para medir la temperatura de cualquier sistema escogiendo una propiedad del mismo que varíe con la temperatura con suficiente rapidez y que sea de fácil medición, llamada propiedad termométrica.  En el termómetro de vidrio esta propiedad es la altura alcanzada por el mercurio en el capilar de vidrio debido a la expansión térmica que sufre el mercurio por efecto de la temperatura.  Cuando  se alcanza el equilibrio térmico, ambos sistemas tienen la misma temperatura.

FLUJO DE ENERGÍA:

La energía es la capacidad de realizar un trabajo y el comportamiento de la misma.

FLUJO ENERGÉTICO

CINÉTICA: La energía cinética es la energía que un objeto posee debido a su movimiento.  La energía cinética depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación 

LUZ: FOTONES
CALOR: MOLÉCULA
ELECTRICIDAD: e- 


POTENCIAL:La energía potencial es el tipo de energía mecánica asociada a la posición o configuración de un objeto. Podemos pensar en la energía potencial como la energía almacenada en el objeto debido a su posición y que se puede transformar en energía cinética o trabajo.

QUÍMICA: "ALMACENADA EN ENLACES"
ELECTRICIDAD: "BATERÍA"
POSICIÓN: "REPRESA"

ENDOTERMICA: Introduce temperatura para que se pueda dar el flujo energético.
EXOTERMICA: Expulsa temperatura para que se pueda dar el flujo energético.

"EL SOLO PROPORCIONA EL 99% DE LA ENERGÍA HUMANA."

                     REQUIERE<<---------ENDERGONICAS---------->> NO SON ESPONTÁNEOS
                  ENERGÍA PARA
                       PRODUCIR ------------->> TIENEN MAYOR PRODUCCIÓN DE ENERGÍA QUE
                                                                                             LOS REACTIVOS.

         
                        LIBERA<<----------EXERGONICAS------------>> SON ESPONTÁNEOS
                      ENERGÍA
                                       

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html

http://fluidos.eia.edu.co/fluidos/principios/termodinamica0.html