Lenguaje termodinámico -...
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Lenguaje termodinámico Práctica 1 Laboratorio de Termodinámica Ciclo 2013-1 1
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Lenguaje termodinámico
Práctica 1
Laboratorio de Termodinámica
Ciclo 2013-1
1
Objetivo
Que el alumno reflexione sobre la
importancia de conocer, saber el
significado, identificar, entender y aplicar
adecuadamente los términos del
LENGUAJE TERMODINÁMICO para
establecer comunicación con el
profesor y de esta manera iniciar el
proceso de enseñanza aprendizaje de
la Termodinámica Clásica.
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Cuestionario previo
1. ¿Qué estudia la fisicoquímica?
2. ¿Qué estudia la termodinámica clásica?
3. Definir los siguientes conceptos:
Comunicación
Lenguaje
Lenguaje científico
4. Explicar la importancia de tener un lenguaje común para estudiar termodinámica clásica.
5. Investigar en diferentes referencias bibliográficas la definición y sinónimos de los siguientes términos.
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Fisicoquímica
La rama de la Química que estudia las
propiedades físicas y la estructura de la
materia, así como las leyes y teorías de los
cambios físicos y químicos.
El propósito principal es el de ORGANIZAR,
expandir y SISTEMATIZAR las leyes y teorías
que sirven de base para toda la química.
clásica estadística
Cinética Termodinámica
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Termodinámica clásica
Es una ciencia fenomenológica que estudia las transformaciones de la energía y la predicción de cambios en la naturaleza. Se ocupa solamente de sistemas en equilibrio y desde un punto de vista macroscópico. No considera el tiempo de transformación, se centra en los estados inicial y final de un sistema sin mostrar ninguna curiosidad por la velocidad con que tal cambio se produce.
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Universo Termodinámico
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Sistema Termodinámico
PORCIÓN DEL UNIVERSO FÍSICO que nosotros consideramos para su estudio.
El sistema está confinado a un lugar definido en el espacio por las paredes (o frontera) que lo separan del resto del universo.
Los alrededores (frontera o vecindad) es la parte del universo más cercana al sistema con la cual puede interaccionar.
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Clasificación de los sistemas
(Interacción con sus alrededores)
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Clasificación de los sistemas (Número de fases)
Sistema homogéneo
Consta de una sola
fase
Sistema heterogéneo
Consta de dos o
más fases
Se define por fase la porción homogénea del
sistema, físicamente diferenciable y
separable mecánicamente.
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PARED (LÍMITE, FRONTERA) CLASIFICACIÓN
Tipo de pared Interacción entre el sistema y su
entorno
Rígida No hay modificación del volumen
Móvil Hay modificación del volumen
Permeable Hay paso de materia
Semipermeable Hay paso de materia (en forma
selectiva)
Impermeable No hay paso de materia
Adiabática No hay interacción térmica
Diatérmica Sí hay interacción térmica
Aislante No hay ningún tipo de interacción 11
Alrededor (vecindad, entorno, contorno,
medio ambiente)
Es la parte del universo que puede interaccionar con el sistema.
Ejemplo: Al estudiar la presión de un gas en función de la
temperatura, debemos poner al gas en un recipiente cerrado (donde
se haya hecho vacío) en un baño a temperatura constante y conectar
un manómetro al recipiente para medir la presión.
Sistema gas contenido en el
recipiente
Características sistema cerrado y
homogéneo
Paredes impermeables,
diatérmicas, rígidas y
una no rígida
Entorno baño de temperatura
constante y el mercu-
rio del manómetro
gas
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CONJUNTO de atributos macroscópicos
susceptibles de medirse experimentalmente, a
los cuales pueden asignarse valores
numéricos y que proporcionan información
sobre el estado de un sistema.
Propiedades (variables o coordenadas)
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PROPIEDADES
TERMODINÁMICAS
Intensivas o Constitu-
tivas
Son independientes de la masa del sistema
Ej: presión, temperatura, densidad, capacidad térmica específica
Extensivas o Aditivas
Dependen de la masa
del sistema
Ej: masa, volumen,
área, capacidad
térmica
LCE/2003
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Condición particular del sistema
para la cual han sido asignados
valores numéricos a las variables
de estado.
Estado de un sistema
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En termodinámica, un sistema
experimenta un cambio de estado
siempre y cuando una o más de una
de las propiedades termodinámicas
que definen el estado del sistema
cambia sus valores.
El término “cambio de estado” no se
debe confundir con el término
“cambio de fase”.
Cambio de estado
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Función de Estado
Propiedad macroscópica (energía interna,
entalpía, entropía, etc.) que depende
solamente de los estados inicial y final del
sistema, y no de la trayectoria que siga
para efectuar el cambio. Su diferencial es
exacta.
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Función de Trayectoria
Propiedad cuyo valor depende de la
trayectoria seguida para pasar del
estado inicial al estado final.
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Un sistema se encuentra en equilibrio
termodinámico si los valores numéricos
asignados a las variables termodinámicas
que lo describen, cuando el sistema es
aislado, no varían con el tiempo. Implica
equilibrio térmico, mecánico, eléctrico y
químico.
Equilibrio
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Mecanismo mediante el cual un sistema
cambia de estado. Un proceso se define por el
estado inicial, el estado final y la trayectoria
seguida. Dos procesos que comienzan en el
mismo estado inicial y terminan en el mismo
estado final, pero suceden por trayectorias
diferentes son procesos distintos.
Proceso
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Clasificación de los procesos
(naturaleza del proceso) – Reversible
Ocurre como una sucesión de estados que se
encuentran infinitesimalmente cerca del equilibrio;
cambios infinitesimales en las condiciones pueden
devolver al sistema y a su entorno a sus estados
iniciales.
– Irreversible
Es imposible anular sus efectos en el sistema y en los
alrededores. (todos los procesos en la vida real) 21
Clasificación de los procesos
(restricciones impuestas)
Isobárico (P=cte)
Isotérmico (T=cte)
Isocórico (V=cte)
Adiabático (Q=0)
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Número de componentes
Cantidad de compuestos o
sustancias presentes en un sistema,
sin importar su estado de
agregación o afinidad entre ellos.
AIRE, REFRESCO:
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Problema
Que los alumnos ejemplifiquen con
material de uso cotidiano algunos de
los términos de lenguaje
termodinámico investigados en el
cuestionario previo.
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Procedimiento experimental
SELECCIONAR DOS EJEMPLO Y
realizar diferentes tipos de sistemas,
clasificarlos y
explicarlos.
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Respuesta al problema propuesto:
Objeto de estudio (esquema)
Sistema ___________________
Alrededor _________________
Componentes del sistema _____
Fases ____________________
Paredes ___________________
Clasificar el sistema por
a) Su interacción con el ambiente
b) Número de fases 26
Reflexionar y responder (en el reporte) 1. ¿Qué son los sistemas termodinámicos?
2. ¿Qué paredes permiten el paso de energía térmica?
3. ¿Qué tipo de paredes permiten la variación de volumen?
4. ¿Qué parámetros caracterizan el estado de un sistema?
5. ¿Qué permite modificar el estado de un sistema?
6. Clasificar de acuerdo con el lenguaje termodinámico:
las paredes de una hielera de unicel
la “piel” o cáscara del rábano, la jícama, la manzana, etc.,
el periódico que usan para cubrirse los indigentes 27
Un sistema formado por 6 moles de SO2 se encuentra en un recipiente cerrado y modifica su volumen de 10 dm3 a 150 L. Se desea calcular el trabajo reversible realizado por la muestra a la temperatura constante de 30 ºC mediante el uso de la ecuación de van der Waals.
Indicar:
El sistema seleccionado
La sustancia o sustancias que forman el sistema
El número de componentes del sistema
El número de fases que tiene el sistema
El tipo de frontera que limita al sistema
El nombre de una propiedad intensiva
El nombre de una propiedad extensiva
El nombre del proceso realizado
La clasificación del sistema por: a) su interacción con el entorno b) las fases que lo integran.
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Decir si la siguiente aseveración es
falsa (F) o verdadera (V) y
justificar la respuesta:
En un proceso cíclico las
propiedades de estado tienen una
variación (Δ) igual a cero.
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Reporte
El reporte se entregará por equipo con:
Nombre de los integrantes del equipo, nombre y número de práctica
Objetivos
Datos experimentales
Manejo de datos
Análisis
Cuestionario
Conclusiones
Bibliografía
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