Físicofarmacía I: Principios de Termodinámica

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Questions and Answers

¿Cuál es la fórmula para el trabajo en un proceso termodinámico?

W = P ∆V

¿Qué es la entalpía?

Energía interna de un sistema

Energía que fluye entre un sistema y su entorno a temperatura constante

Energía asociada a la presión de un sistema

Energía que fluye entre un sistema y su entorno a presión constante (correct)

¿Qué establece la segunda ley de la termodinámica?

La energía se degrada.

¿Qué es la termodinámica?

Estudio del calor, el trabajo, la energía y los cambios en los estados de los sistemas. Signup and view all the answers

¿Qué explica la termodinámica sobre un proceso?

Si un proceso procederá en una cierta dirección. Signup and view all the answers

El concepto mecánico de trabajo es el producto de la fuerza y una _______.

distancia Signup and view all the answers

El calor es una función de estado.

False Signup and view all the answers

¿Qué es el equilibrio termodinámico?

Cuando todas las partes del sistema están en equilibrio térmico, químico y mecánico. Signup and view all the answers

¿Qué se requiere para que un proceso no espontáneo se lleve a cabo?

aporte energético externo Signup and view all the answers

¿Cómo se calcula el rendimiento de una máquina térmica?

(𝑄2 - 𝑄1) / 𝑄2 Signup and view all the answers

¿Qué representa la entropía en un sistema?

aleatoriedad o desorden Signup and view all the answers

¿Cómo se define la entropía según Clausius?

nueva función de estado termodinámico Signup and view all the answers

¿Cómo se calcula la entropía a 25°C para la reacción de dióxido de carbono e hidrógeno molecular para dar monóxido de carbono y agua?

∆S°f = 16,568 cal/(mol K) Signup and view all the answers

¿Qué representa la energía libre (∆G) en una reacción química?

La energía que sí puede ser aprovechable como trabajo útil Signup and view all the answers

¿Cuál es el valor de ∆G cuando Keq = 1?

∆G° = 0 Signup and view all the answers

¿Qué es el calor específico del agua?

1.00 cal g-1 K-1 Signup and view all the answers

¿Cuál es la fórmula para calcular el calor necesario para aumentar la temperatura de una sustancia?

Q = m·ce·ΔT Signup and view all the answers

¿Qué describe la primera ley de la termodinámica?

La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma Signup and view all the answers

¿Qué propiedad fundamental tiene la energía electromagnética?

Se propaga en el vacío sin necesidad de soporte material Signup and view all the answers

¿Qué afirma la ley de Boyle?

A mayor volumen, menor presión (y viceversa) Signup and view all the answers

Study Notes

Introducción a la Termodinámica

La termodinámica es el estudio del calor, el trabajo, la energía y los cambios que provocan en los estados de los sistemas.
Es la rama de la Física que estudia a nivel macroscópico las transformaciones de la energía y cómo esta energía puede convertirse en trabajo.

Sistemas y Alrededores

Un sistema es una parte del universo objeto de estudio.
Los alrededores son partes del universo que pueden interactuar con el sistema.
El universo es la suma del sistema y sus alrededores.

Estado de un Sistema

El estado de un sistema se define como los valores de todas las variables macroscópicas que caracterizan al sistema.
El estado de un sistema queda definido cuando se da el número mínimo de variables termodinámicas que fijan el sistema.

Variables Termodinámicas

Variables extensivas: su valor es igual a la suma de los valores correspondientes a diferentes partes del sistema (p. ej. masa y volumen).
Variables intensivas: no dependen de la cantidad de materia en el sistema (p. ej. densidad y presión).

Funciones de Estado

Su valor depende únicamente del estado concreto del sistema en un momento determinado.
No dependen del camino o transformaciones que ocurren para llegar a ese estado.

Tipos de Procesos Termodinámicos

Isotérmico: temperatura constante.
Isobárico: presión constante.
Isocórico: volumen constante.
Adiabático: no hay transferencia de calor.
Reversible: se regresa mediante una condición de equilibrio al estado inicial.
Irreversible: el cambio ocurre y no se puede regresar al estado inicial.

Calor y Trabajo

El calor es una transferencia de energía entre el sistema y su entorno debido a una diferencia de temperatura.
El trabajo es una transferencia de energía entre el sistema y su entorno debida a una fuerza macroscópica.

Equilibrio Termodinámico

Un sistema aislado está en equilibrio cuando sus propiedades permanecen constantes en el tiempo.
Un sistema no aislado está en equilibrio si se cumplen dos condiciones: a) propiedades macroscópicas del sistema permanecen constantes a lo largo del tiempo, y b) cuando se suprime el contacto entre el sistema y sus alrededores no hay cambio alguno en las propiedades del sistema.

Tipos de Equilibrio

Equilibrio térmico: todas las partes del sistema están en la misma temperatura.
Equilibrio químico: la composición del sistema no cambia.
Equilibrio mecánico: no hay movimientos macroscópicos de material dentro del sistema.

Trabajo y Energía

El trabajo es el producto de una propiedad intensiva (fuerza) y una propiedad extensiva (desplazamiento).
La energía es la capacidad de producir trabajo.
La energía puede transformarse de un tipo a otro.

Formas de Energía

Energía mecánica (cinética y potencial).
Energía eléctrica.
Energía magnética.
Energía química.
Energía calórica.
Energía atómica.
Energía luminosa.

Conservación de la Energía

La energía total de un sistema aislado permanece constante.
La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma de un tipo a otro.### Introducción a la Termodinámica
La Termodinámica estudia la relación entre el calor, el trabajo y la energía.
La Primera Ley de la Termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Propiedades Extensivas y Intensivas

Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de sustancia, por ejemplo: volumen, masa y energía interna.
Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de sustancia, por ejemplo: temperatura, presión y densidad.

Ecuación de Estado

La ecuación de estado relaciona la presión, el volumen y la temperatura de un sistema en equilibrio.
La ecuación de estado ideal es: PV = nRT.

Energía Interna

La energía interna (E) es la suma de la energía cinética, potencial y de enlaces químicos de una sustancia.
La energía interna es una función de estado.

Trabajo y Calor

El trabajo (W) se hace cuando un sistema fuerza su entorno y se produce un cambio en el volumen.
El calor (Q) es una forma de energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura.

Primera Ley de la Termodinámica

La Primera Ley de la Termodinámica se puede expresar como: ΔE = Q - W.
La Primera Ley establece que la energía interna de un sistema aumenta si se le suministra calor y disminuye si se realiza trabajo.

Procesos Termodinámicos

Un proceso isotérmico es aquel en el que la temperatura se mantiene constante.
Un proceso adiabático es aquel en el que no hay intercambio de calor con el entorno.
Un proceso reversible es aquel en el que se puede regresar al estado inicial sin cambiar el entorno.
Un proceso irreversible es aquel en el que no se puede regresar al estado inicial.

Entalpía

La entalpía (H) es una función de estado que se define como: H = E + PV.
La entalpía es una medida de la energía total de un sistema.

Termoquímica

La termoquímica es el estudio de los efectos del calor en las reacciones químicas.
La entalpía estándar de formación (ΔH°) es la entalpía de formación de un compuesto a partir de sus elementos en su estado más estable.

Segunda Ley de la Termodinámica

La Segunda Ley de la Termodinámica establece que la energía se degrada### Entropía
La entropía es una medida del desorden o aleatoriedad de un sistema.
Cuando un sistema se vuelve más caótico, su entropía aumenta proporcionalmente con el grado de aumento del desorden causado.
La segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema aislado aumenta en un cambio espontáneo.

Procesos cíclicos reversibles

En un proceso cíclico reversible, el cambio en la entropía del sistema y el entorno es igual a cero.
La entropía del sistema y el entorno reaccionan espontáneamente en la dirección en que aumenta la entropía.

Calor y entropía

La entropía se relaciona con la cantidad de calor absorbido o liberado en un proceso.
La entropía aumenta cuando un sistema absorbe calor y disminuye cuando libera calor.

Entropía en procesos reversibles con cambios de temperatura

La entropía se puede calcular utilizando la fórmula: ∆S = Qrev / T.
La entropía es una función de estado, por lo que solo depende de la temperatura final y la temperatura inicial.

Entropía en el cero absoluto

La entropía en el cero absoluto es nula para un sólido cristalino perfecto.
La entropía aumenta con la temperatura y el desorden molecular.

Entropía de formación

La entropía de formación se refiere a la entropía de un compuesto químico en su estado estándar.
La entropía de formación se puede calcular utilizando la fórmula: ∆Sf = ΣS°productos - ΣS°reactivos.

Fuerza impulsora de las reacciones químicas

La fuerza impulsora de las reacciones químicas es la disminución de la energía libre.
La energía libre se puede calcular utilizando la fórmula: ∆G = ∆H - T∆S.

Energía libre

La energía libre es la energía total del sistema menos la energía no aprovechable.
La energía libre se puede calcular utilizando la fórmula: ∆G = ∆H - T∆S.
La energía libre determina la espontaneidad de una reacción química.

Variación de la energía libre con la presión y la temperatura

La energía libre varía con la presión y la temperatura.
La variación de la energía libre se puede calcular utilizando las fórmulas: ∆G = nRT ln(P2/P1) y ∆G = nRT ln(C2/C1).

Equilibrio químico

El equilibrio químico se describe mediante la constante de equilibrio (Keq).
La constante de equilibrio se puede calcular utilizando la fórmula: Keq = [C] [D] / [A] [B].
El valor de Keq describe la posición del equilibrio y si la reacción es favorable o no.

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Description

Aprende sobre los conceptos fundamentales de la termodinámica y su aplicación en la farmacología. Conoce los principios básicos de la termodinámica y cómo se utiliza para describir los cambios en términos de energía en las reacciones.