1.1 Escribe detalladamente los conceptos de: Energía interna, Entalpia, Entropía, Energía libre de Helmholtz, Energía libre de Gibbs.
*ENERGIA INTERNA
La energía interna de un sistema se refiere a la energía cinética aleatoria de traslación, rotación o vibración que puedan poseer sus átomos o moléculas, además de la energía potencial de interacción entre estas partículas.
Vamos a englobarlos términos energía cinética y potencial de partículas en un término que llamaremos U y es la energía interna. A esto agregamos las energías de enlace químico, pero estas no se manifiestan si no hay una reacción química. En lo sucesivo no nos vamos a preocupar mayormente de cómo ocurren los cambios en los modos microscópicos a nivel de partícula. Podemos medir las variaciones en estos modos pordiferencia entre la energía transferida al sistema y la energía transferida desde el sistema, diciendo que el sistema .ganó o perdió tanta energía interna., sin preocuparnos de qué modo o por qué mecanismos eléctricos, químicos o mecánicos. Este modo de pensar en Termodinámica tiene sus ventajas, ya que no se ocupa de la índole de los procesos que originan cambios en los contenidos de energía sino desu magnitud.
¿De qué variables de estado depende la energía interna? Por lo que hemos comentado, es claro que las variaciones de presión y temperatura afectan la energía interna, de modo que podemos afirmar sin temor a equivocarnos que U probablemente depende de P y T. ¿Puede ser que también dependa de V? Si, en el sentido de que un cierto volumen que contiene una masa de una sustancia tendrá uncontenido dado de energía interna, y si se toma el doble de ese volumen a la misma presión y temperatura seguramente contiene el doble de energía interna. Pero si nos referimos al contenido de energía interna específica (es decir, por unidad de masa) esta será la misma en ambos casos, porque la energía interna específica es una propiedad intensiva y por lo tanto independiente del volumen. Enconsecuencia u no depende de V.
El valor absoluto de U no puede conocerse, pero pueden determinarse sus variaciones U, en función del calor, q, y del trabajo, w, intercambiados con el entorno durante un proceso. La expresión matemática del primer principio de la termodinámica es:
?U = Q + W
Según este principio, la energía interna de un sistema aumenta U > 0 si absorbe calor o si se hace untrabajo contra él (trabajo de compresión) la energía interna disminuye U < 0 si pierde calor, o si efectúa un trabajo contra el entorno (trabajo de expansión).
Por lo tanto esta ley describe la conservación de la energía; establece que la energía puede ser convertida de una forma a otra, pero no se puede crear o destruir. En otras palabras, la energía total del universo es constante. Sería imposibleprobar la validez de la primera ley de la termodinámica si se tuviera que determinar el contenido total de energía del universo. Para evaluar la validez de la primera ley sólo debe considerarse el cambio en la energía interna de un sistema que resulta de la diferencia entre su estado inicial y su estado final. El cambio en la energía interna ?U está dado donde UI y UF son las energías internasdel sistema en sus estados inicial y final, respectivamente.
En cualquier reacción química se cumple el principio de conservación de la energía: “la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma”. La primera ley se puede enunciar en los siguientes términos:
“Si se transfiere calor, Q, desde el entorno o medio ambiente a un sistema, la energía interna, E, aumenta en una cantidad ?E y almismo tiempo, parte del calor puede invertirse en realizar un trabajo, W, sobre el medio”
EJEMPLO: Si a un pistón le agregamos cierta cantidad de calor las moléculas contenidas dentro de este sistema aumenta la cantidad de movimiento de cada una de sus partículas; es decir; su energía cinética aleatoria de rotación o vibración que poseen estas moléculas haciendo que estas mismas choquen con…
