1-ley cero-2020

Vista previa del material en texto

Introducción a la Fisicoquímica
Ley cero de la termodinámica
Propiedades de los gases: gases ideales y reales
FISICOQUIMICA 2020
TEÓRICO 1
Dr. Cesar G. Fraga
2
- Introducción 
- Ley cero de la termodinámica
- Propiedades de los gases
gases ideales
gases reales
Teórico 1
3
Que es la Fisicoquímica?
Es la rama de la Química que estudia la aplicación de los
principios fundamentales de la Física para explicar las
propiedades y comportamientos de los sistemas químicos.
Comprender los procesos químicos con el fin de poder
predecirlos y controlarlos.
Objetivo práctico de la Fisicoquímica
Introducción a la Fisicoquimica
Temas principales de la Fisicoquímica
•Termodinámica
Fotoquímica y Radicales Libres
Bioenergética
Superficies
•Cinética Química
•Termodinámica estadística
•Mecánica cuántica
Temas a tratar en 
este curso de 
Fisicoquímica
Introducción a la Fisicoquimica
¿Por qué un curso de Fisicoquímica en la Farmacia y la Bioquímica?
Introducción a la Fisicoquimica
 Conocimiento químico experimental
 Diseño racional de drogas (modelado molecular)
 Estructura de moléculas (proteínas, ácidos nucleicos)
 Técnicas para el estudio de sistemas biológicos
 Desarrollo de materiales
 Transformación de energía en sistemas biológicos
6
- Introducción
- Ley cero de la termodinámica
- Propiedades de los gases
gases ideales
gases reales
Teórico 1
Termodinámica
ESPONTANEIDAD
Energía
7
Comprender los procesos químicos con el fin de poder predecirlos y controlarlos
Objetivo práctico de la Fisicoquímica: 
UNIVERSO = sistema + entorno
SISTEMA
8
Permeables
Impermeables
Intercambio de materia
No hay intercambio de materia
Diatérmicos
Adiabáticos
Intercambio de calor
No hay intercambio de calor
SE
El sistema y su entorno pueden 
interaccionar a través de sus 
LIMITES (normalmente 
límites del sistema)
SISTEMAS
ABIERTOS
Intercambian materia y energía 
con su entorno
AISLADOS
No intercambian ni materia ni 
energía con su entorno
CERRADOS
Intercambian energía con 
su entorno
Clasificación de SISTEMAS
(Relevante para la termodinámica)
Características del estado de un sistema
– Temperatura (K)
El estado (físico) de un sistema (sustancia pura o mezcla) está
determinado por sus propiedades físicas.
Propiedades físicas: 
– Volumen (l) 1 l = 1000 cm3 = 1 dm3
– Presión (atm) 1 atm = 101.32 kPa = 760 torr = 760 mm Hg = 1.01 bar 
– Cantidad de materia (moles) (sistemas biológicos mM o μM)
12
Ley Cero de la Termodinámica 
(Joseph Black, Edimburgo, 1770)
Los sistemas que están en contacto alcanzan la misma temperatura.
Si dos cuerpos están en equilibrio 
térmico y uno de ellos alcanza el 
equilibrio con un tercero, el primero 
también alcanza el equilibrio térmico 
con el tercero.
El equilibrio térmico implica la misma temperatura (NO el mismo calor). 
13
Temperatura y equilibrio térmico
Es una medida de la cantidad de energía (cinética) que tienen las partículas 
de un sistema.
La temperatura (T) es una propiedad que define la dirección del 
flujo de energía 
Igual temperatura
Baja 
temperatura
Alta 
temperatura
Alta 
temperatura
Baja 
temperatura
Energía 
(calor)
División 
diatérmica
14
Escala de temperatura del gas ideal = Escala termodinámica de temperatura
La Ley Cero de la termodinámica justifica el concepto de temperatura 
(y por lo tanto justifica el empleo del termómetro para medir temperatura).
Escala Celsius: ‘distancia’ dividida en 100 entre fusión del hielo y 
ebullición del agua.
T (K) = t (ºC) + 273.15
Ley Cero de la Termodinámica y temperatura 
Características del estado de un sistema
– Temperatura (K)
El estado (físico) de un sistema (sustancia pura o mezcla) está
determinado por sus propiedades físicas.
Propiedades físicas: 
– Volumen (l) 1 l = 1000 cm3 = 1 dm3
– Presión (atm) 1 atm = 101.32 kPa = 760 torr = 760 mm Hg = 1.01 bar 
– Cantidad de materia (moles) (sistemas biológicos mM o μM)
Como se relacionan estas propiedades físicas?
16
- Introducción
- Ley cero de la termodinámica
- Propiedades de los gases
gases ideales
gases reales
Teórico 1
Gases ideales
El gas debe cumplir la ecuación de estado, PV = nRT
(en el rango de las condiciones experimentales impuestas).
Las partículas constituyentes del gas ocupan volumen nulo en el espacio.
No existen interacciones entre las partículas individuales constituyentes.
Es un concepto. No existen en la realidad; hay gases reales que en 
ciertas condiciones pueden presentar un comportamiento “ideal”.
Condiciones que definen un (comportamiento) de gas ideal:
Por ejemplo, se puede hacer un análisis termodinámico de una sustancia 
considerando un comportamiento de gas ideal, y después evaluar si la aproximación 
a gas ideal es válida para esa u otra sustancia en condiciones reales. 
Gases ideales como modelo: concepto y aplicación
n condiciones
18
modelo Ar
H2
N2 , CO2, O2
H2O (l)
H2O (g)
solución diluida
solución concentrada
aleación
sistema
Gases
ideaIes
Gases ideales: PV = nRT
Que se cumpla la ecuación, implica también que las variables incluidas se
relacionen apropiadamente:
V = f (T)
V = nR/P (T)
Gases Reales
Ecuaciones de estado más complejas que la de los gases ideales
Z depende de la presión, el volumen y la temperatura del gas real.
Cuanto más se diferencie Z de 1 más se aleja el gas del comportamiento ideal.
Ecuaciones de estado de los gases reales son expresiones matemáticas que 
relacionan las variables físicas que definen el estado del gas real, 
considerando su alejamiento de idealidad. 
PV RT= Z Z = Factor de compresiónn
20
21
- Introducción 
- Ley cero de la termodinámica
- Propiedades de los gases
gases ideales
gases reales
Teórico 1