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Guía teórica 1: “Introducción a la termodinámica”.
Unidad 1:”Reactividad y Equilibrio Químico”
Dpto. de Ciencias
Subsector: Química
Profesora: Daniela Troncoso Ríos
Guía Teórica - Práctica 1: “Introducción a la Termodinámica y Ley Cero”.
Objetivo: Conocer los fundamentos teóricos - prácticos de la introducción a la Termodinámica
química.
Fisicoquímica es la parte de la química que describe los principios los principios fundamentales que
gobiernan las propiedades y el comportamiento de los sistemas químicos desde el ´punto de vista
físico (utilizando a la matemática como herramienta). Se encarga de estudiar los procesos que
generan energía y las transformaciones que generan estos procesos.
La fisicoquímica se divide en 4 partes:
1. Termodinámica: (termo= calor, dinámica= potencia) es la parte de la fisicoquímica que estudia
las transformaciones de energía y la espontaneidad de los procesos químicos desde el punto
de vista macroscópico.
2. Química Cuántica: es la parte de la fisicoquímica que estudia la aplicación de los principios de
la mecánica clásica a las propiedades microscópica.
3. Termodinámica Estadística: es la parte de la fisicoquímica que estudia y relaciona las
propiedades microscópicas con las propiedades macroscópicas. Utiliza un modelo matemático
estadístico.
4. Cinética Química: estudia la velocidad de cambio en procesos tales como las reacciones
químicas, la difusión y el flujo de carga en las celdas electroquímicas, además explica modelos
mecanismos de las reacciones.
La termodinámica se divide en dos partes:
1. Termodinámica del equilibrio o reversible: estudia sistemas
químicos en equilibrios termodinámicos, sistemas macroscópicos.
2. Termodinámica del no equilibrio e irreversible: se ocupa de
estudiar los sistemas que no están en equilibrio y procesos de
cambios. Estudia procesos estacionarios.
1.
2.
3.
4.
Los alrededores también
se denominan como:
entorno, medio o medio
ambiente

Definición de universo, sistema, entorno y límite del sistema.
Universo: corresponde a la suma del sistema y los alrededores.
Sistema termodinámico: es la porción o parte del universo que se quiere estudiar.
Alrededores: es la zona en la que se produce el intercambio de algún atributo con el sistema.
Límite del Sistema: Corresponde a la separación del sistema con su entorno.

Tipos de Sistemas Termodinámicos.
1. Sistema Abierto: es el sistema que presenta transferencia de energía y materia
simultáneamente entre los alrededores y el sistema.
2. Sistema Cerrado: es el sistema que presenta sólo transferencia de energía entre el sistema y
los alrededores.
3. Sistema Aislado: es el sistema que no presenta transferencia de materia ni energía entre el
sistema y los alrededores.
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Química común plan común.
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Tipos de Sistemas:

Definición de paredes y Tipos de paredes.
Pared: todo lo que rodea al sistema, puede tener movimiento, calor, traspaso de materia y si existen o
no.
Clasificación de paredes:
Estático o rígido.
Movimiento
Móvil o no rígida o elástica.
Permeable
Permeabilidad
.
Semipermeable.
Impermeable.
Diatérmica.
Calor
Adiabática.
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Química común plan común.
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Real.
Por Existencia
Imaginaria.
a. Los sistemas químicos se pueden clasificar según composición, según fases:
 Según composición:

Unicomponente: el sistema posee un sólo componente.

Multicomponente: el sistema posee más de un componente.
 Según fase:
La fase puede ser líquida, sólida o gaseosa.


Homogéneos: una sola fase.
Heterogéneos: más de una fase.
Propiedades Termodinámicas:
Es el conjunto de magnitudes físicas que describe a un sistema químico. Sirven para definir un sistema
dado. Las propiedades pueden ser macroscópicas o microscópicas.
 Propiedades Macroscópicas: son todas aquellas propiedades que pueden ser cuantificadas y
medidas con artefactos. Ejemplo:
 Presión => Barómetro.
 Masa => Balanza.
 Temperatura => Termómetro.
 Propiedades Microscópicas: son todas aquellas propiedades que no pueden ser medidas con
instrumentos de simple vista. Ejemplo radio atómico.
Las propiedades macroscópicas pueden ser de dos tipos:
a. Propiedades Extensivas: son propiedades que dependen de la cantidad de materia de un
sistema y corresponde a la sumatoria de las partes en las que esta divido el sistema.
Ejemplo:
Entalpia (H)
Energía de Helmholtz (A)
Entropía (S)
Energía Interna (U)
Energía de Gibbs (G)
Volumen (V)
Masa (m)
Capacitad Calorífica a presión constante (Cp)
Cantidad de materia (n)
Capacidad calorífica a volumen contante (Cv)
b. Propiedades Intensivas: corresponde a propiedades que son independientes de la masa, no
importa el lugar donde se mida, la propiedades presenta el mismo valor.
Ejemplo:
Temperatura (T)
Presión (P)
= m/V
densidad: es la relación entre la masa y el volumen.
Las propiedades intensivas se incluyen a dos grandes grupos de propiedades:
1. Propiedades Específicas.
2. Propiedades Molares.
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Las propiedades específicas corresponden a la división de cualquier propiedad extensiva por la masa,
se nombran: “con el nombre de la propiedad y se agrega el apellido específico”.
Ejemplo: Ve= V/m
He = H/m
“Volumen específico”.
“Entalpia específica”.
Las propiedades molares: corresponde a la división de cualquier propiedad por la cantidad de
materia, se nombran “con el nombre de la propiedad y se agrega el apellido molar”.
Ejemplo: M= m/n
V= V/n
“Masa molar”.
“volumen molar”
Tipos de funciones:
En termodinámica los sistemas químicos se clasifican sus propiedades intensivas en variables o
funciones; estas pueden ser funciones o variables de estado o funciones o variables de trayectoria.
A. Funciones de estado: dependen exclusivamente de los estados iníciales
y finales.
Ejemplo: Entalpia (H) y Entropía (S)
B. Funciones de trayectoria: no dependen de los estados finales e iníciales,
depende del recorrido que desarrolle la propiedad al evolucionar el sistema.
Tipos de procesos:
Es la evolución desde un estado en particular a otro estado.
Ejemplo:
Transformación
Estado 1
Estado 2
Los procesos pueden ser reversibles o irreversibles y presentan las siguientes características.
Procesos Reversibles:
 Procesos ideales.
 No ocurren en la naturaleza.
 Cuasiestático.
 Ocurre en estados de equilibrio.
El
cuociente
de
dos
propiedades extensivas genera
una propiedad intensiva.
Procesos Irreversibles:
 El sistema no está en equilibrio, durante el proceso.
 No presenta.
 Es un proceso espontáneo y genera entropía.
Existen distintas tipos de procesos:
Cuando ocurre un proceso a presión constante se llama proceso isobárico. El proceso a temperatura
se denomina isotérmico. El proceso a volumen constante es dice isovolumétrico ó isocórico o
isométrico. Sí el proceso se encuentra a calor constante se señala como proceso adiabático.
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Cambio de estado: se produce cuando varía una o más propiedades del sistema.
Ejemplo.
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Estado 1
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Estado 2
Transformación
P1; V1; T1
P 2 ; V 2; T 1
Equilibrio Termodinámico.
Un sistema aislado está en equilibrio cuando sus propiedades macroscópicas permanecen constantes
en el tiempo. En otras palabras su composición química no varía en función del tiempo.
El equilibrio termodinámico se presenta de tres formas:
I.
Equilibrio Térmico: no debe existir variación en las propiedades del sistema o medio
ambiente, cuando están separados por una pared térmicamente conductora (temperatura
constante).
II.
Equilibrio Mecánico: las fuerzas que actúan sobre el sistema y las existentes en su interior
están equilibradas. (igual presión)
III.
Equilibrio Material: no hay reacciones químicas globales en el sistema ni hay transferencia
neta de materia desde una parte del sistema a otra.
G/n= G=  => potencial químico constante.
El equilibrio material se presenta en el equilibrio químico (para una reacción química) y el equilibrio de
fase (la misma sustancia en cambios de fase) cambia la materia hasta igual los potenciales químicos.
Espontaneidad: explica la ocurrencia de los procesos químicos. Un proceso químico es espontaneo si ocurre
de manera natural.
Ley cero de la Termodinámica.
Dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero, si y sólo si el sistema se encuentra en
equilibrio térmico.
A
B
C
La ley cero de la termodinámica define la propiedad intensiva temperatura.
Propiedad termométrica: es toda aquella propiedad física que varía con la temperatura.
Ejemplo: longitud de una columna de líquido.
Resistencia eléctrica de un sistema.
Las propiedades termométricas debe ser continua, (presentar valores para cada cambio de
temperatura), es unívoca. Es monótona al aumento de temperatura debe aumentar la propiedad
termométrica y la propiedad termométrica no posee máximos ni mínimos.
Escalas térmicas
Las escalas térmicas pueden ser absolutas o relativas.
Escala térmica absoluta: no presenta valores negativos.
5 se dice grado
Se simboliza con la letra T y no
Ejemplo escala Kelvin.
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Escala térmica relativa: presentan valores positivos y negativos.
Presentan 2 puntos fijos.
Escala Celsius y Fahrenheit. Se menciona con una t y utiliza el signo de grado (°).
Transformaciones de una escala a otra.
 Escala Celsius a Escala Kelvin.
T/K= t/°c + 273,15
 Escala Celsius a Escala Fahrenheit.
t/°F= 9*t/5*°c + 32
Actividades:
Ejercicio 1: Dibuje los siguientes sistemas químicos: un vaso de agua; una taza de café; un té servido en un vaso
de plumavit; una olla a presión; el cuerpo humano, las paredes de una sala de clases; un vaso precitado con
una solución y un termo con agua caliente.
Ejercicio 2: Identifique los tipos de pared en los sistemas anterior, también identifique si los sistemas son
abiertos, cerrados o aislados.
Ejercicio 3: A partir de los conceptos de los tipos de equilibrio busque ejemplos en su ambiente.
Ejercicio 4: Aplique el concepto de espontaneidad a vida diaria, busque en su entorno procesos espontáneos.
Ejercicio 5: Transforme las siguientes temperaturas a las siguientes escalas Fahrenheit y kelvin.
a) – 19°c.
b) – 1°c
c) – 132°c
d) – 243°c
e) 19°c
f) 37°c
g) 43°c
h) 59°c
i) 66°c
j) 79°c
k) 125°c
l) 227°c
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Química común plan común.