Resolución de problemas en Termodinámica

Metodología propuesta para el curso Agosto-Diciembre 2013.

Versión PowerPoint aquí.

Las leyes de la Termodinámica: videos de "Universo Mecánico"

"Universo Mecánico" es una serie de videos documentales con temas referentes a Física. Fue elaborado por el 'California Insitute of Technology' y por 'The Corporation of Comunity College'. Dentro de los tema que trata esta serie se encuentran las LEYES DE LA TERMODINÁMICA.

A continuación los videos:

Parte 1:

Parte 2:

Parte 3:

Parte 4:

Si deseas saber más acerca de esta serie haz click 'aquí', 'aquí' o 'aquí'.

¿Es el infierno exotérmico o endotérmico?

Historia que circula en la red desde hace ya unos cuantos años y es considerado un clásico, ¿qué opinas? =D

¿Es el infierno exotérmico o endotérmico?

Un profesor un poco cachondo de Termodinámica había preparado un examen para sus alumnos. Este tenía una sola pregunta: “¿Es el Infierno exotérmico (emite calor) es endotérmico (absorbe calor)? Justifica tu respuesta.

La mayor parte de los estudiantes escribieron su respuesta basándose en la Ley de Boyle (el gas se enfría cuando se expande y se calienta cuando se comprime) o alguna variante. Un estudiante, sin embargo, respondió lo siguiente:

Primero, necesitamos saber cómo varía en el tiempo la masa del Infierno. Así, necesitamos saber la frecuencia con la que las almas entran en él y la frecuencia con la que salen. Opino que podemos asumir sin ninguna duda que, una vez que un alma ha entrado en el Infierno, ya no sale nunca más. Así pues, no hay frecuencia de salida. Para calcular cuantas almas entran en el Infierno, tengamos en cuenta las distintas religiones que existen hoy en día en el mundo.

Algunas de estas religiones afirman que, si no eres miembro de ella, irás al Infierno. Debido a que hay más de una de estas religiones y teniendo en cuenta que una persona no pertenece a más de una religión al mismo tiempo, podemos afirmar que toda la gente y todas sus almas van al Infierno.

Con las tasas de natalidad y mortalidad llegamos a la conclusión de que el número de almas que ingresan en el Infierno crece exponencialmente.

Ahora miramos la variación del volumen del Infierno debido a que a la Ley de Boyle establece que, para que la temperatura y la presión en el Infierno permanezcan invariantes, el volumen de este se tiene que expandir según se van añadiendo almas. Esto nos da dos posibilidades:

Si el Infierno se expande a una velocidad más baja que la frecuencia a la que entran las almas, entonces la temperatura y la presión en el Infierno se incrementarán hasta que este reviente.

Por supuesto, si el Infierno se expande a una velocidad mayor que la frecuencia de entrada de almas, entonces la temperatura y la presión caerán hasta que este se congele.

Así pues, ¿cual es la conclusión?

Si aceptamos el postulado que enunció mi compañera Theresa Banyan en el primer año de carrera y que decía algo así como: “El Infierno se congelará antes de que yo me acueste contigo”, y dado el hecho de que todavía no lo he conseguido entonces el enunciado número 2 no puede ser cierto así que la respuesta es:

“El Infierno es exotérmico”

Termoquímica: Reacciones exotérmicas y endotérmicas

La termoquímica es el estudio y medida de la energía transferida como calor cuando ocurre una reacción química.

Si una reacción química toma lugar en un sistema, la temperatura del mismo inmediatamente después de que la reacción ocurres es (por lo general) diferente que antes de que se lleve a cabo). Para que el sistema retome su temperatura original se debe establecer un flujo de calor desde o hacia el sistema.

Si el sistema está más caliente después de la reacción, el calor debe fluir hacia los alrededores y se dice que la reacción es exotérmica.

Si el sistema está más frío después de la reacción, entonces el flujo de calor fluirá hacia el sistema y se dice que la reacción es endotérmica.

A continuación algunos videos de reacciones exotérmicas y endotérmicas.

Reacción exotérmica: Azúcar y Ácido sulfúrico

Reacción exotémica: sodio metálico y agua

Reacción exotérmica: Permanganato de Potasio y Glicerina

Reacción endotérmica: Tiocianato de amonio e hidróxido de Bario

Reacción endotérmica: las reacciones químicas y la entropía (en Inglés)

Ley de Hess

La ley de Hess o ley de la constancia de la suma de calor establece que el calor producido o absorbido (variación de la entalpía) en cualquier cambio químico es igual para dicho cambio, tanto si se realiza en un solo paso como si se realiza en varios, puesto que la variación total depende únicamente de las propiedades de las sustancias inicial y final. El calor de reacción no depende del camino seguido para pasar del estado inicial al final.

La ley de Hess permite calcular indirectamente calores de reacción que serían muy difíciles de medir directamente. Esto es posible porque las ecuaciones termoquímicas pueden sumarse o restarse como ecuaciones algebraicas junto con los correspondientes calores de reacción. Si una reacción procede en varias etapas el calor de reacción total será la suma algebraica de los calores de las distintas etapas y debe ser igual al calor requerido si tuviera lugar en una sola etapa.

Aquí unos videos donde se resuelven problemas de la Ley de Hess.