Introducción a la Termodinámica y Termoquímica
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Questions and Answers

¿Qué sucede cuando dos cuerpos a diferente temperatura están en contacto térmico?

  • No ocurre ningún intercambio de energía.
  • Se intercambia energía mecánica.
  • Se intercambia calor hasta que alcanzan la misma temperatura. (correct)
  • Se produce trabajo mecánico entre ellos.

¿Cuál es la definición más precisa del calor?

  • Es una forma de energía responsable de cambios de estado en la materia.
  • Es un tipo de energía que solo fluye entre dos cuerpos fríos.
  • Es un tipo de energía que fluye entre cuerpos a diferente temperatura en contacto. (correct)
  • Es un tipo de energía que fluye debido a la presión.

Cuando un proceso es denominado adiabático, ¿qué implica?

  • No hay intercambio de calor con el entorno. (correct)
  • El calor se transforma completamente en trabajo.
  • El sistema está en equilibrio térmico.
  • El sistema intercambia calor con el entorno.

¿Qué tipo de energía está involucrada en la fusión de un trozo de hielo en una habitación?

<p>Calor. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es un termo en el contexto de la conservación del calor?

<p>Un recipiente que impide el paso del calor durante mucho tiempo. (D)</p> Signup and view all the answers

La energía interna de un sistema depende de:

<p>El trabajo intercambiado y el calor intercambiado. (D)</p> Signup and view all the answers

Cuando se menciona el contacto térmico, se refiere a:

<p>Conexiones entre cuerpos que permiten el flujo de calor. (B)</p> Signup and view all the answers

El cambio de energía interna en un proceso adiabático es equivalente a:

<p>El trabajo intercambiado con el entorno. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el subíndice 'ext' en la expresión para el trabajo de volumen?

<p>Presión aplicada desde el medio ambiente (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la diferencia fundamental entre calor y trabajo?

<p>Calor y trabajo son energías que dependen del camino de transformación (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede cuando un gas se expande contra vacío?

<p>El gas no realiza trabajo (A)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué el signo negativo es necesario en la expresión del trabajo de volumen?

<p>Para respetar la convención egoísta (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre en equilibrio térmico entre dos cuerpos a distintas temperaturas?

<p>Fluye calor del cuerpo más caliente al más frío (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de funciones se consideran propiedades del sistema?

<p>Presión y volumen (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se produce el flujo de calor a escala molecular?

<p>A través de movimientos moleculares aleatorios y colisiones (A)</p> Signup and view all the answers

En un proceso de expansión de gas contra una presión externa, ¿qué determina el trabajo realizado?

<p>La variación del volumen y la presión externa (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el subíndice V en la expresión $ riangle U = Q_V$?

<p>El volumen se mantiene constante. (D)</p> Signup and view all the answers

En un proceso isocórico, el cambio de energía interna es:

<p>Igual al calor intercambiado. (A)</p> Signup and view all the answers

Para que el cambio de entalpía sea equivalente al calor intercambiado, ¿qué condición debe cumplirse?

<p>La presión del sistema debe mantenerse constante e igual a $p_{ext}$. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué factores se cancelan en la expresión del cambio de entalpía cuando la presión es constante?

<p>$-p_{ext} riangle V$ y $p_f V_f - p_i V_i$. (A)</p> Signup and view all the answers

La medición de un flujo de calor en un sistema requiere:

<p>Un termómetro y un calorímetro adecuado. (B)</p> Signup and view all the answers

La capacidad calorífica puede depender de:

<p>El tipo de sustancia y el proceso experimental. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede con el calor intercambiado en ciertos procesos?

<p>Puede ser igualado al cambio de una función de estado. (B)</p> Signup and view all the answers

La ecuación $ riangle H = riangle U + p_f V_f - p_i V_i$ se utiliza para calcular:

<p>La variación de entalpía. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Con qué función de estado se relaciona el calor intercambiado en un proceso a volumen constante?

<p>Energía interna (U) (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué indican las condiciones estándar de presión y temperatura en las tablas de funciones termodinámicas?

<p>Corresponden a 298 K y 1 bar de presión (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se suelen presentar los valores tabulados de funciones termodinámicas?

<p>En kJ/mol y bajo condiciones de temperatura y presión estándar (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué desafíos pueden presentarse al realizar un experimento a temperatura constante de 298 K?

<p>Realizar la combustión de grafito a 298 K es complicado (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se debe mantener constantemente en un sistema durante un proceso químico si hay disoluciones presentes?

<p>Las concentraciones de todas las especies (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se determina el valor de la variación de entalpía según las tablas en condiciones estándar?

<p>Se busca en la columna titulada ΔHº(298 K) (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué significado tiene el supraíndice º en los valores tabulados?

<p>Significa que la presión se mantuvo igual a la estándar (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las condiciones usadas para la experimentación en la obtención de tablas de funciones termodinámicas?

<p>Temperatura igual a 298 K y presión igual a 1 bar (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la condición necesaria para que un proceso sea espontáneo en condiciones isotérmicas e isobáricas?

<p>La variación de entropía del sistema más la variación de entropía del medio debe ser mayor que cero. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa la función de Gibbs en el contexto de la espontaneidad de un proceso?

<p>La variación de entalpía menos el producto de la temperatura y la variación de entropía. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué indica el signo de la variación de Gibbs ($ riangle G$) en un proceso a temperatura y presión constantes?

<p>$ riangle G &lt; 0$ indica un proceso espontáneo. (A)</p> Signup and view all the answers

En el contexto de la formación de hielo y la sublimación de nieve carbónica, ¿qué gas se produce?

<p>Dióxido de carbono. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué condición se establece para que el criterio de espontaneidad se aplique correctamente en procesos isotérmicos e isobáricos?

<p>La presión debe ser constante y igual a la presión externa. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué resultado indica un proceso imposible según la variación de Gibbs?

<p>$ riangle G &gt; 0$ (A)</p> Signup and view all the answers

Al evaluar un proceso en un tubo de ensayo a temperatura y presión constantes, ¿Qué variable principal cambia constantemente?

<p>Las concentraciones de reactivos y productos. (D)</p> Signup and view all the answers

La ecuación $ riangle G = riangle H - T riangle S$ describe la relación entre:

<p>La energía libre de Gibbs, la entalpía y la entropía. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la entalpía de formación estándar molar del CO2 gaseoso a 298 K y 1 bar?

<p>-393.5 kJ/mol (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se puede calcular el cambio de entalpía asociado a una reacción química?

<p>Restando la entalpía de formación de los reactivos de la entalpía de formación de los productos. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué valor corresponde a la entalpía de formación de Cl2 en su estado más estable a 298 K y 1 bar?

<p>0 kJ/mol (C)</p> Signup and view all the answers

En la reacción CH4(g) + H2O(g) → 3 H2(g) + CO(g), ¿por qué no se incluye la entalpía de formación del H2(g) en el cálculo de $ riangle H_{r}^{ ext{o}}$?

<p>Porque es un elemento en su estado más estable. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa los coeficientes estequiométricos en la ecuación del cambio de entalpía?

<p>Las proporciones en que reaccionan los reactivos. (D)</p> Signup and view all the answers

Si la reacción se iguala como 1/3 CH4(g) + 1/3 H2O(g) → H2(g) + 1/CO, ¿cómo cambia $ riangle H^{ ext{o}}$ en comparación con la reacción original?

<p>Es tres veces menor que en la reacción original. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué debe considerarse al tabular cambios de entalpía de reacciones químicas en general?

<p>No es práctico intentar tabular todas las reacciones químicas. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es un ejemplo de una reacción química cuya entalpía de formación es cero?

<p>Fe(s) en estado sólido. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Calor

Una forma de energía que fluye entre dos cuerpos a diferentes temperaturas cuando se encuentran en contacto térmico.

Temperatura

Una magnitud que mide el grado de calentamiento o enfriamiento de un objeto.

Proceso Adiabático

Un proceso en el que un sistema no intercambia calor con el entorno.

Energía Interna

La energía que un sistema posee debido al movimiento de sus moléculas.

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Trabajo

El cambio en la energía interna de un sistema que se produce cuando este realiza o recibe trabajo.

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Equilibrio Térmico

La condición en la que dos cuerpos tienen la misma temperatura.

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Aislante Térmico

Un material que no permite el paso del calor.

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Contacto Térmico

El contacto entre dos cuerpos que permite el intercambio de calor.

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Trabajo de volumen

El trabajo de volumen es la cantidad de trabajo realizado por un sistema cuando cambia su volumen contra una presión externa.

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Presión externa

La presión externa es la presión aplicada desde el exterior del sistema, como el ambiente.

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Ecuación del trabajo de volumen

La ecuación para el trabajo de volumen es Wvol = -Pext ΔV, donde Pext es la presión externa y ΔV es el cambio de volumen.

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Convención de signo para el trabajo de volumen

El trabajo de volumen es negativo cuando el sistema se expande contra una presión externa.

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Expansión contra el vacío

La expansión contra el vacío no implica trabajo porque no hay presión externa contra la que se expanda.

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Funciones de estado

Las funciones de estado son propiedades de un sistema que dependen solo del estado actual del sistema.

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Calor y trabajo no son funciones de estado

Calor y trabajo no son funciones de estado, ya que su valor depende del camino que se sigue para alcanzar el estado final.

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Proceso espontáneo

Un proceso donde la entropía total del universo aumenta.

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Smedio = (Qmedio/T)

La variación de la entropía del medio ambiente durante un proceso isotérmico e isobárico.

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Ssistema - Hsistema/T > 0

El criterio que determina la espontaneidad de un proceso isotérmico e isobárico.

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Energía de Gibbs (G)

Una función termodinámica que mide la energía libre disponible para realizar trabajo.

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G = H - TS

El cambio de energía de Gibbs a temperatura y presión constantes.

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Proceso espontáneo a temperatura y presión constantes

Un proceso donde la energía de Gibbs disminuye.

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Proceso reversible a temperatura y presión constantes

Un proceso reversible donde la energía de Gibbs permanece constante.

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Proceso imposible a temperatura y presión constantes

Un proceso donde la energía de Gibbs aumenta.

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Proceso isocórico

El cambio de energía interna (ΔU) es igual al calor intercambiado (Q) en un proceso a volumen constante. Se representa como ΔU = QV.

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Proceso isobárico

El cambio de entalpía (ΔH) es igual al calor intercambiado (Q) en un proceso a presión constante. Se representa como ΔH = QP.

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Capacidad calorífica

La capacidad calorífica mide la cantidad de calor que se necesita para aumentar la temperatura de una sustancia en un grado Celsius (o Kelvin).

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Calorímetro

Es un recipiente aislado que se usa para medir el calor intercambiado en una reacción química. Se mide el calor intercambiado al medir la temperatura del calorímetro.

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Calor: no función de estado

El calor no es una función de estado, lo que significa que su valor depende del camino o proceso que se siga. Se representa como Q.

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Energía interna: función de estado

La energía interna es una función de estado, lo que significa que su valor depende solo del estado inicial y final de la sustancia, y no del camino que se siga para alcanzar ese estado final. Se representa como U o ΔU.

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Entalpía: función de estado

La entalpía es una función de estado que representa el calor intercambiado durante un proceso a presión constante. Se representa como H o ΔH.

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Primer principio de la termodinámica

El primer principio de la termodinámica establece que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. La variación (cambio) de la energía interna (ΔU) es igual al calor intercambiado (Q) menos el trabajo realizado (W) por el sistema. Se representa como ΔU = Q - W.

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Entalpía de formación estándar molar

La entalpía de formación estándar molar de un compuesto es el cambio de entalpía que ocurre cuando un mol de ese compuesto se forma en su estado estándar a partir de sus elementos en sus estados estándar.

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Estado estándar

El estado estándar de una sustancia es el estado físico que una sustancia tiene a una temperatura de 298 K (25 °C) y una presión de 1 bar.

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Entalpía de formación de un elemento

La entalpía de formación estándar de un elemento en su estado estándar es cero.

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Cambio de entalpía de reacción

Es el cambio de entalpía que ocurre al realizar una reacción química en condiciones estándar.

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Cálculo del cambio de entalpía de reacción

Es la suma de las entalpías de formación estándar de los productos menos la suma de las entalpías de formación estándar de los reactivos, multiplicadas por sus respectivos coeficientes estequiométricos.

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Energía interna de formación estándar molar

La energía interna de formación estándar molar de un compuesto es el cambio de energía interna que ocurre cuando un mol de ese compuesto se forma en su estado estándar a partir de sus elementos en sus estados estándar.

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Cambio de entalpía de reacción y cantidad de reacción

El cambio de entalpía de reacción se calcula por mol de reacción, tal como está igualada.

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Entalpía de formación estándar de un compuesto

La entalpía de formación estándar de un compuesto es el cambio de entalpía que ocurre cuando un mol de ese compuesto se forma en su estado estándar a partir de sus elementos en sus estados estándar.

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Variación de Energía Interna (ΔU)

La variación de energía interna (ΔU) es la cantidad de energía que se intercambia en un proceso a volumen constante.

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Variación de Entalpía (ΔH)

La variación de entalpía (ΔH) es la cantidad de energía que se intercambia en un proceso a presión constante.

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Condiciones Estándar de Presión y Temperatura (CPT)

Las condiciones estándar de presión y temperatura (CPT) son valores utilizados para comparar las variaciones de energía en diferentes procesos. La temperatura estándar es 298 K (25 °C) y la presión estándar es 1 bar (0,1 MPa).

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Funciones Termodinámicas

Las funciones termodinámicas son valores que representan la energía de los procesos químicos y físicos. Algunos ejemplos son la entalpía (H), energía interna (U) y entropía (S).

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Tablas de Funciones Termodinámicas

Las tablas de funciones termodinámicas son recopilaciones de valores específicos para las funciones termodinámicas de diferentes sustancias a condiciones estándar.

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𝛥𝐻º (298 K)

El supraíndice º en Δ𝐻º (298 K) indica que la presión se mantuvo constante en 1 bar durante todo el proceso a una temperatura de 298 K.

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Concentración Estándar

La concentración estándar es un valor fijo que se utiliza para comparar la energía de los procesos en soluciones. Típicamente se usa 1 M o 1 molal.

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Ciclos Termodinámicos

Los ciclos termodinámicos son una serie de procesos que se utilizan para medir las funciones termodinámicas de un sistema. Estos ciclos son herramientas clave para determinar la energía de reacciones complejas.

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Study Notes

Introducción a la Termodinámica y Termoquímica

  • La termodinámica estudia los intercambios de energía en las transformaciones de sistemas.
  • Considera variables como la energía interna (U), calor (Q), y trabajo (W).
  • Se enfoca en los estados de equilibrio, no en detalles moleculares.
  • Los principios termodinámicos permiten predecir la dirección de procesos.

Resumen de los Contenidos

  • La termodinámica estudia el comportamiento macroscópico de la materia.
  • Se relaciona con propiedades medibles como la temperatura y la presión.
  • Las propiedades extensivas son proporcionales a la masa del sistema.
  • Las propiedades intensivas no dependen de la masa del sistema.

Estado de un Sistema

  • El estado de un sistema se define por un conjunto de variables termodinámicas.
  • La temperatura, presión, volumen y composición son ejemplos de variables de estado.
  • Las variables de estado definen completamente el estado de un sistema en equilibrio.

Estado de Equilibrio

  • Un sistema en equilibrio tiene propiedades constantes en el tiempo.
  • Se enfoca en el equilibrio de un sistema con el medio o ambiente.

Funciones de Estado

  • Las propiedades de estado son funciones de estado.
  • No dependen del camino o proceso seguido.
  • Ejemplos son la presión, temperatura, volumen, entalpía y energía interna.

Calor y Trabajo

  • El calor es una forma de transferencia de energía térmica.
  • El trabajo mecánico es la transferencia de energía asociada a cambios de volumen.
  • La energía interna (U) es la energía total de un sistema.

Primer Principio de la Termodinámica

  • La energía interna (U) de un sistema cerrado es constante.
  • La variación de la energía interna es igual a la suma del calor absorbido y el trabajo realizado sobre el sistema.
  • La aplicación de este principio permite predecir el cambio de la energía interna de un sistema.

Segundo Principio de la Termodinámica

  • La entropía (S) mide el desorden o la aleatoriedad de un sistema.
  • En un proceso espontáneo, la entropía del universo aumenta.
  • Un criterio general de espontaneidad para un proceso a presión y temperatura constante es un cambio negativo en la energía de Gibbs ∆G.

Tercer Principio de la Termodinámica

  • La entropía de un sólido cristalino perfecto a cero absoluto (0 K) es cero.
  • Este principio permite determinar valores absolutos de entropía.

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Este cuestionario examina los conceptos fundamentales de la termodinámica y la termoquímica. Se abordan temas como el intercambio de energía, variables de estado y propiedades de los sistemas. Ideal para estudiantes que buscan comprender los principios termodinámicos y su aplicación en la química.

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