Química2 bach 6.3 primer principio de la termodinámica
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6.3 PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Una relación para el trabajo, el calor y la energía interna
Química
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La energía interna, U
Energía cinética de las moléculas o
átomos de todo el sistema
Energía potencial intermolecular e
intramolecular debida a la Energía de enlace
Si entra energía, en forma de calor la variación de la
U será positiva
Si sale energía en forma de calor, la variación de la U será negativa
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A.7. Calcula el trabajo de expansión que tiene lugar en lacombustión completa de dos moles de octano en condicionesnormales.
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Primer principio de la Termodinámica
La cantidad de calor comunicada a un sistema es igual al trabajo realizado por él más la variación de su energía interna
Δ𝑈 = 𝑞 +𝑊
Convenio de signos
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Calor a volumen constante
Si no cambia el volumen, isócoro, la variación de
energía interna
Δ𝑈 = 𝑞 − 𝑝 · Δ𝑉 = 𝑞𝑣
La variación de energía interna coincide con el calor intercambiado qv
(función de estado)
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Calor a presión constante. La entalpía
Reacciones en recipientes abiertos, presión constante
Δ𝑈 = 𝑞 +𝑊𝑒𝑥𝑡
Δ𝑈 = −𝑊𝑖𝑛𝑡 + 𝑞
Δ𝑈 = −𝑝Δ𝑉 + 𝑞𝑝
𝑞𝑃 = Δ𝑈 + 𝑝Δ𝑉
Primer principio
Trabajo de compresión
Despejamos qp
𝑞𝑝 = Δ 𝑈 + 𝑃𝑉
𝐻 = 𝑈 + 𝑝 · 𝑉
qp Puede expresarse como una
variación de una función de estado
Se define la entalpía como:
𝑞𝑝 = Δ 𝑈 + 𝑃𝑉 = Δ𝐻Y por tanto el calor qp
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A.8. ¿En qué casos coincidirán H y V?
A.9. ¿Cuál es la relación de H con el número de moles?
A.10. ¿Cuál es la relación de qp y qV con el número de moles?
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A.11. La vaporización de un mol de Mercurio a 350 y presiónconstante absorbe 270 J/g. El sistema realiza trabajo sobre elentorno, a causa de la variación de volumen que tiene lugarcuando el líquido pasa a vapor. Calcular:a) El trabajo realizado por un mol de líquido, a presión
constante, sabiendo que su volumen a 350 C es de 0,0187 L,si suponemos que el vapor se comporta como un gas ideal,realiza el cálculo por los dos procedimientos• A partir de la definición de trabajo W=P·V• A partir de la aproximación W=R·T·n
b) H y U para este procesoDatos: R=0,082 atm·L·mol-1·K-1=8,13 J·mol-1·K-1, 1 atm=101325 Pa
Sol: a1)W=5,1744 kJ; a2) W=5,1709 kJ; b) H=54,1 kJ; U=48,9 kJ;