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TERMODINÁMICA
Margarita Viniegra
[email protected]
Extensión 4667
Fisicoquímica, P. W. Atkins, 3era edición, Addison-Wesley iberoamericana
Varias imágenes y ecuaciones se obtuvieron de la página
del profesor Barletta de la U de Alabama del Sur
Capítulo 1: propiedades de los gases
Tarea 2:
A1.1, A1.6, A1.7
Problemas: 1.8 1.13, 1.14, 1.19, 1.27, 1.30,
Ecuaciones de estado

Gases son el estado de agregación molecular más simple
»
»

Ecuación de estado – ecuación que relaciona las variables que
describen el estado físico del sistema
»
»

Llenan completamente el recipiente que los contiene
Son totalmente solubles entre ellos
Ecuación de estado para un gas: p = f (T,V,n)
Propiedades de Gases (puros) – cuatro, pero con sólo tres
especificamos el estado del sistema
Presión (p), Volumen (V), Temperatura (T), cantidad de sustancia
(moles, n)
Ecuaciones de estado

Presión, p, fuerza por unidad de área, N/m2 = Pa (pascal)
»
»
presión estándar = pø = 105 Pa = 1bar
Medida por manómetro (tubo abierto o cerrado), p = pexterna + rgh

»

g = 9.81 ms-2
Equilibrio mecánico – las presiones deben ser las mismas a uno y
otro lado de las paredes
Volumen, V
»
m3, L

Cantidad de sustancia (número de moles), n
Temperatura, T, indica dirección del flujo de energía (calor)

Fronteras entre sistemas

»
»
Diatérmicas – permiten flujo de calor. Ocurre un cambio de estado cuando
entran en contacto sistemas con diferentes temperaturas
Adiabáticas – no permiten el flujo de calor.
Flujo de calor y equilibrio térmico
alta
Temp.
baja
Temp.
A
B
calor
Pared diatérmica


TA = TB
A
B
pared diatérmica
A
B
calor
Pared adiabática
Equilibrio término – no ocurre ningún cambio cuando dos sistemas
entran en contacto a través de fronteras diatérmicas
Ley Cero de la termodinámica - Si A está en equilibrio térmico
con B y B está en equilibrio térmico con C entonces A se
encuentra en equilibrio térmico con C
»
»
Justifica el uso de termómetros
Escalas de temperatura:
 escala Celsius, t, · (°C)
 escale Absoluta, escale termodinámica , (K no°K)
 T (K) = t + 273.15
Ecuación de estado ( p = f(V,T,N)
Ley del Gas Ideal (gas perfecto)

Es una ecuación de estado, aproximada, para cualquier gas
» pV = nRT; pVm = RT
» R, constante general del edo. gaseoso, 8.31447 JK-1mol -1
gases se acercan más a este comportamiento cuando p  0. Es
una ley límite
 para n y V fijos, si T  0, p  0 linealmente
Casos particulares (antecedentes históricos): Ley de Boyle (1661), Ley
de Charles [Gay-Lussac (1802-08)]; principio de Avogodro (1811)
Muy importante a STP (T= 298.15, p = pø =1bar), V/n (volumen molar)
= 24.789 L/mol
 Los
»
»
Ecuación de estado ( p = f(V,T,N)
Ley del Gas Ideal (gas perfecto)

Para una cantidad fija de
gas (n constante) la gráfica
pVT genera una superficie
»
»
»
Isobara - presión constante recta, V a T
Isoterma - temperatura
constante, hipérbola, pV =
constante
Isocora - volumen constante
- recta p a T
http://www.chem1.com/acad/webtext/gas/gas_2.html#PVT
Resumen Leyes de los Gases
p
T
n
V
Boyle
aumenta
constante
constante
disminuye
V a 1/p
Charles
constante
aumenta
constante
aumenta
TaV
Avogadro
constante
constante
aumenta
aumenta
naV
Ley de Dalton de las presiones parciales
V y T son
constantes
p1
p2
ptotal = p1 + p2
Considera el caso en el que dos gases, A y B, están en un
recipiente de volumen V a T constante.
nART
pA =
V
nA es el número de moles de A
nBRT
pB =
V
nB es el número de moles de B
pT = pA + pB
pA = XA pT
nA
XA =
nA + nB
nB
XB =
nA + nB
pB = XB pT
pi = Xi pT
Considera el siguiente aparato. Calcula las presiones
parciales de helio y de neón después de abrir la válvula. La
temperatura se mantiene constante.
He
1.2 L, 0.63 atm
piVi  p f V f
Ne
3.4 L, 2.8 atm
V f  1.2  3.4  4.6 L
He :
Ne :
1.2(0.63)
pf 
 0.16 atm
4.6
3.4(2.8)
pf 
 2.1 atm
4.6
El etileno gaseoso, C2H4, reacciona con gas hidrógeno
en presencia de un catalizador de Pt para formar
etano, C2H6, según
C2H4(g) + H2(g)
C2H6(g)
Una mezcla de C2H4 y H2 de la que sólo se sabe que
contiene más moles de H2 que de C2H4 tiene una
presión de 52 torr en un volumen desconocido.
Después de haber pasado la mezcla por un catalizador
de Pt, su presión es de 34 torr en el mismo volumen y
a la misma temperatura ¿qué fracción molar de la
mezcla original era etileno?