PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
La primera ley de la termodinámica afirma que la energía que un sistema pierde deberá ser ganada por el entorno, y viceversa.
Básicamente es la ley de la conservación de la energía.
Considera los siguientes puntos y después ve a los ejercicios resueltos:
1) Todo sistema macroscópico está constituido por moléculas. Las moléculas almacenan energía en forma de: energía de traslación, de vibración, de rotación, de enlace, electrónicas e interacciones moleculares.
2) La energía interna de un sistema es la suma de todas las energías cinéticas y potenciales de sus componentes.
3) Debido a la gran variedad de tipos de movimientos e interacciones no es posible determinar la energía exacta de un sistema.
4) Lo que sí podemos hacer es medir los cambios de energía interna que acompañan a los procesos físicos y químicos
5) A este cambio lo vamos a definir como ΔE = Efinal - Einicial, en donde el símbolo Δ significa diferencia o cambio.
6) Si ΔE es positivo el sistema ganó energía
7) Si ΔE es negativo el sistema perdió energía
8) La gran mayoría de de los cambios químicos y físicos, incluidos los de los sistemas vivos, ocurren a presión constante de la atmósfera terrestre.
9) La entalpía (del la palabra griega enthalpein que significa “calentar”) se define como el calor absorbido o liberado a presión constante en una reacción química.
10) Vamos a utilizar la letra H como el símbolo de entalpía
11) Al igual que la energía no podemos medir la entalpía de un sistema pero si su cambio.
12) A este cambio lo vamos a definir como ΔH = Hfinal - Hinicial su unidad es el kiloJoule (kJ)
13) Si ΔH es positivo ( + ) el sistema ganó calor de su entorno y el proceso es endotérmico
14) Si ΔH es negativo ( - ) el sistema liberó calor a su entorno y el proceso es exotérmico
Haz click acá para que analiza la siguiente presentación
15) Los sistemas que vamos a analizar en química son las reacciones químicas y sus cambios de entalpía.
16) Se llama entalpía de formación estándar ΔHf° al cambio de entalpía de la reacción que forma 1 mol de compuesto a partir de sus elementos en condiciones STP (1 atm y 25°C), analiza los siguientes ejemplos:
C(s) + O2 (g) <----> CO2(g);ΔHf °= – 393,13 kJ/mol
(Energía requerida para formar 1 mol de CO2 en estado gaseoso)
H2(g) + ½ O2(g) <----> H2O(l);ΔHf° = -285,8kJ/mol ;
(Energía requerida para formar 1 mol de H2O en estado líquido)
(Energía requerida para formar 1 mol de H2O en estado líquido)
17) Se han calculado de forma experimental los valores de las entalpías estándar de formación ΔHf° a 298 K.
18) El valor de la entalpía de los elementos en su forma natural (Na, S, O2, H2, etc.) es CERO
19) La entalpía de reacción es el calor que se gana o se pierde al efectuarse una reacción química sin que se lleva a cabo a STP:
2H2(g) + O2 (g) <----> 2H2O (g); ΔH = - 483.6 kJ
20) La reacción termoquímica debe estar balanceada ya que la entalpía depende de la masa
21) El signo del cambio de entalpía nos dice si la reacción es exotérmica o endotérmica.
22) El estado físico en el que están todos los productos y reactivos debe anotarse ya ΔH depende de los estados físicos
23) El cambio de entalpía para una reacción inversa tiene la misma magnitud pero signo contrario
2H2O (g) <----> 2H2(g) + O2 (g); ΔH = 483.6 kJ
Una de las aplicaciones más importantes de las entalpías de formación es la de conocer los calores de combustión molar CCM.
Este calor es la energía que se obtiene por cada mol de producto que se descompone cuando reacciona con O2 (combustión).
Con la información anterior, contesta en tu blog las 10 preguntas que se encuentran en esta página. Cuida tu ortografía y readacción ya que lo voy a evaluar al azar.
Ejercicios resueltos:
Calores de formación de algunas substancias a 25 °C en kJ / mol
1) Utilizando la tabla de calores de formación calcula el calor de combustión molar (CCM) del metano CH4:
a. Establece la reacción, los estados físicos y balancéala
CH4 (g) + 2 O2 (g) ------> CO2(g) + 2H2O (l)
b. Calcula el CCM de acuerdo a los valores de la tabla y de los coeficientes de la reacción.
El calor de combustión molar se calcula ΔH° combustión = ∑ np x ΔH° formación de productos - ∑ nr x ΔH° formación de reactivos
∑ΔH° formación de reactivos
Calor de formación del CH4 = -74.85 x 1 mol = -74.85
Calor de formación del O2 = 0 x 2 moles = 0
SUMA = - 74.85 kJ / mol
∑ ΔH° formación de productos
Calor de formación del CO2 = -393.51 x 1 mol = -393.51
Calor de formación del H2O (l) = -285.83 x 2 moles = -571.66
SUMA = - 965.17 kJ / mol
ΔH° combustión = - 965.17 – (-74.85) = - 890.32 kJ / mol
Análisis de resultados: Esta es la energía (890.32 kJ) que desprende una mol de metano cuando entra en combustión con oxígeno.
