Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB)

I 0 flashcards i 3 preguntes més al document.

Text del document

APUNTS QUÍMICA BÀSICA II Grau en Química Universitat de Barcelona AprenAI 2026-2027 Apunts i fórmules de termodinàmica per a Química Bàsica II (UB): primer principi, energia interna, entalpia, Hess, capacitats calorífiques i Kirchhoff.

APREN.AI Índex 1 Conceptes fonamentals de la termodinàmica, treball i calor Sistemes termodinàmics, parets i equilibri Principi zero, calor i capacitat calorífica Treball d'expansió i compressió 2 Primer principi de la termodinàmica, energia interna i entalpia Formulació del primer principi i energia interna Origen molecular de l'energia interna en gasos ideals Entalpia, capacitats calorífiques i transicions de fase 3 Termoquímica: entalpies de reacció, formació, enllaç i llei de Kirchhoff Calor i entalpia estàndard de reacció Càlcul d'entalpies: Llei de Hess, entalpies de formació i d'enllaç Dependència de l'entalpia amb la temperatura: Llei de Kirchhoff 4 Formulari Treball, calor i capacitats calorífiques Primer principi, energia interna i entalpia Termoquímica: reaccions i dependència de la temperatura Constants i regles clau Solucions de les preguntes de repàs Aquests apunts poden contenir errors o omissions.

Són un material de suport i no substitueixen el temari oficial ni el professorat: contrasta la informació important. Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 1 1 Conceptes fonamentals de la termodinàmica, treball i calor EN ACABAR SABRÀS Identificar els diferents tipus de sistemes i parets termodinàmiques. Distingir entre funcions d'estat i variables de trajectòria com calor i treball. Calcular el treball mecànic en processos a pressió constant o reversibles isotèrmics. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 1 Si una paret impedeix el flux de matèria i de calor, i a més és completament rígida, quin tipus de sistema tanca?

Sistemes termodinàmics, parets i equilibri La termodinàmica estudia les transformacions d'energia en els sistemes materials. El sistema és la porció concreta de l'univers sotmesa a estudi, mentre que l'entorn comprèn la resta de l'univers. La interacció amb l'exterior depèn de la naturalesa de les parets del sistema: Segons el volum: parets rígides (volum invariable) o no rígides (deformables). Segons la transferència tèrmica: parets adiabàtiques (impedeixen el pas de calor) o diatèrmiques (permeten la conducció tèrmica). Segons la matèria: parets permeables, impermeables o semipermeables (deixen passar selectivament certes substàncies).

Tipus de sistema Bescanvi de matèria Bescanvi d'energia Obert Sí Sí Tancat No Sí Aïllat No (impermeable) No (adiabàtic i rígid) A més, la matèria es pot estructurar en sistemes homogenis (propietats uniformes) o heterogenis (diverses fases diferenciades). Un sistema assoleix l'estat d'equilibri quan les seves propietats macroscòpiques no canvien en el temps. L'equilibri termodinàmic complet requereix tres condicions simultànies: equilibri tèrmic (temperatura constant), equilibri mecànic (pressió constant) i equilibri químic (composició de matèria constant). Una equació d'estat expressa la relació matemàtica entre aquestes variables termodinàmiques en situació d'equilibri.

Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 2 DEFINICIÓ Un procés termodinàmic és la transformació en la qual almenys una variable del sistema s'altera al llarg del temps: isòbar ( ), isocor ( ), isotèrmic ( ) o adiabàtic ( ). Segons la trajectòria, el procés és reversible si transcorre mitjançant estats d'equilibri diferencials consecutius ( ), o irreversible si el pas de l'estat inicial al final té lloc fora de l'equilibri ( ). COMPROVA-HO 2 Quina diferència operativa hi ha entre un procés adiabàtic i un d'isotèrmic?

Principi zero, calor i capacitat calorífica El principi zero de la termodinàmica estableix que si dos sistemes estan en equilibri tèrmic amb un tercer, també estan en equilibri tèrmic mutu. Esquema del flux de calor i assoliment de l'equilibri tèrmic mutu. La calor ( ) és una forma de transferència d'energia generada per una diferència de temperatura a través de parets diatèrmiques. La calor no és una funció d'estat, sinó que depèn del camí seguit. Es mesura en joules (J) o en calories (cal), on . Segons el conveni de signes: Calor absorbida o guanyada pel sistema: . Calor cedida o perduda pel sistema: .

La quantitat de calor requerida per augmentar la temperatura del sistema en 1 °C s'anomena capacitat calorífica ( ), una propietat extensiva: Si es normalitza la magnitud per a obtenir propietats intensives, es defineix la calor específica ( ) i la calor molar ( ). En estudis de laboratori s'utilitza la capacitat calorífica del calorímetre ( ), determinada prèviament per calibratge. P = cte V = cte T = cte q = 0 E 0 Ef E 0 Ef q 1 cal = 4,184 J q > 0 q < 0 C C = ΔT q c = s massa C C = m n C C = cal ρT q cal Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 3 Treball d'expansió i compressió El treball ( ) és la transferència energètica associada a l'acció d'una força.

Igual que la calor, tampoc no és funció d'estat i s'expressa en J o kJ. A més del treball elèctric o superficial, el terme fonamental en química és el treball mecànic pressió-volum: Per a un desplaçament infinitesimal, , el treball macroscòpic resulta de la integral: Contra una pressió exterior constant ( ): En una expansió ( ): el treball és realitzat pel sistema sobre l'entorn ( ). En una compressió ( ): el treball s'efectua sobre el sistema ( ). En el cas concret d'una expansió reversible i isotèrmica d'un gas ideal: ERROR FREQÜENT Confondre el criteri de signes del treball termodinàmic.

Quan un gas s'expandeix ( ), perd energia mecànica cap a l'exterior i, per tant, el treball és negatiu ( ). Recorda incloure sempre el signe negatiu de la fórmula . COMPROVA-HO 3 Com és el signe del treball en una compressió d'un gas ideal i per què?

ESQUEMA Classificació dels sistemes termodinàmics segons l'intercanvi w dw = P dV w = P dV 1 2 P ext w = P ρV ext ρV > 0 w < 0 ρV < 0 w > 0 w = nRT ln V 0 V f ρV > 0 w < 0 w = P ρV ext Sistema Obert Intercanvia matèria i energia Sistema Tancat Intercanvia només energia Sistema Aïllat Sense bescanvi de matèria ni energia Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 4 IDEES CLAU Un sistema aïllat no intercanvia matèria ni energia amb l'exterior gràcies a parets impermeables, rígides i adiabàtiques. L'equilibri termodinàmic exigeix simultàniament equilibri tèrmic, mecànic i químic. Ni la calor ( ) ni el treball ( ) són funcions d'estat; depenen estrictament de la trajectòria seguida.

En una expansió reversible i isotèrmica de gas ideal, el treball es calcula mitjançant . COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 4. Quins tres tipus d'equilibris han de coincidir per assolir l'equilibri termodinàmic complet? 5. Quina equació defineix el treball d'expansió d'un gas ideal en condicions isotèrmiques i reversibles? Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 6. Com s'anomena la paret que no permet cap transferència tèrmica? 7. Quin signe té el treball quan un sistema gasós s'expandeix? 8. Quina d'aquestes magnituds NO és una funció d'estat? 9. Quants joules equivalen exactament a una caloria?

q w w = nRT ln(V /V ) f 0 Isocòrica a) Adiabàtica b) Diatèrmica c) Semipermeable d) Positiu a) Negatiu b) Nul sempre c) Igual a la calor d) Pressió a) Treball b) Volum c) Temperatura d) 1 J a) 8,314 J b) 0,239 J c) 4,184 J d) Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 5 2 Primer principi de la termodinàmica, energia interna i entalpia EN ACABAR SABRÀS Aplicar el primer principi de la termodinàmica per calcular variacions d'energia interna. Calcular entalpies i capacitats calorífiques en sistemes materials i gasos ideals. Relacionar les calors latents de canvi de fase endotèrmics i exotèrmics.

PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 10 Per què cal més calor per pujar la temperatura d'un gas a pressió constant que a volum constant? Formulació del primer principi i energia interna El principi universal de conservació indica que l'energia no es crea ni es destrueix, només es transforma i es transfereix. L'energia global del sistema és .

En termodinàmica química habitual, com que el sistema es troba en repòs ( ) i sense camps de forces externs ( ), es compleix directament: Per a un sistema tancat, el primer principi de la termodinàmica estableix que la variació d'energia interna ( ) és el balanç net de calor i treball: L'energia interna és una funció d'estat extensiva (J, cal) de la qual només es poden quantificar canvis ( ): Si , el sistema guanya energia. Si , el sistema perd energia. En un sistema aïllat, i , de manera que ( ).

Condició del procés Condició mecànica o tèrmica Expressió de Adiabàtic Isocor Origen molecular de l'energia interna en gasos ideals A escala microscòpica, engloba l'energia cinètica molecular (translació, rotació i vibració), així com l'energia d'enllaç i les interaccions intermoleculars. En un gas ideal no existeixen forces intermoleculars; per tant, depèn exclusivament de la temperatura ( ).

A ρE = sistema ρE + cinρtica ρE + potencial ρU ρE = cinρtica 0 ρE = potencial 0 ΔE = sistema ΔU U ΔU = q + w dU = q + w = q P dV ρU ρU > 0 ρU < 0 q = 0 w = 0 ρU = aρllat 0 U = cte ρU q = 0 ρU = w = P ρV dV = 0 w = 0 ρU = q v U U ρT ρv partρcules ρE cinρtica ρU Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 6 temperatures moderades, la vibració aporta un contingut pràcticament constant i no modifica la variació de .

Tipus de molècula Translació Rotació Contribució a Àtoms (monoatòmics) 3 graus Sense rotació Molècules lineals 3 graus 2 graus de llibertat Molècules no lineals 3 graus 3 graus de llibertat COMPROVA-HO 11 Quina és la capacitat calorífica molar a volum constant (C_v,m) per a un gas lineal segons el model molecular?

Entalpia, capacitats calorífiques i transicions de fase L'entalpia ( ) és una funció d'estat extensiva que mesura el contingut energètic global d'un sistema: En forma diferencial: En un procés isobàric ( , ), el canvi d'entalpia iguala directament la calor transferida a pressió constant: En canvi, si el procés és adiabàtic ( ), s'obté (cal notar explícitament que no és el treball volumètric). La relació entre i depèn de la fase considerada: Sòlids i líquids: la variació de volum és insignificant ( ), per tant: . Gasos ideals: considerant a temperatura constant, .

Les capacitats calorífiques es relacionen directament amb aquestes funcions: Per a gasos ideals es compleix la relació de Mayer: C_{p,m} = C_{v,m} + R (per tant, i ). Per a sistemes condensats (sòlids i líquids), . Quan s'usa un calorímetre no adiabàtic, el sistema absorbeix calor segons: .

U U C v,m C p,m RT 2 3 R 2 3 R 2 5 RT 2 5 R 2 5 R 2 7 3RT 3R 4R H H = U + P V dH = dU + d(P V ) = (q P dV ) + (P dV + V dP ) = q + V dP dP = 0 ρP = 0 dH = q ρH = q p q = 0 dH = V dP V dP ρH ρU ρ(P V )ρ0 ΔH ΔU ρ(P V ) = ρ(nRT) ΔH = ΔU + RTΔn g C = v ΔT ΔU C = v,m n C v dU = nC dT v,m C = p ΔT ΔH C = p,m n C p dH = nC dT p,m C p C = v R C > p,m C v,m C ρC v,m p,m Q = C ρT cal Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 7 Diagrama d'entalpies entre fases sòlida, líquida i gasosa. Gràfica de corba d'escalfament i calors latents en transicions.

Els canvis d'estat de la matèria comporten bescanvis d'entalpia a temperatura constant: Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 8 Endotèrmics ( ): fusió, vaporització i sublimació. Exotèrmics ( ): solidificació, condensació i deposició (sublimació inversa). Com que l'entalpia és funció d'estat, els processos oposats presenten signes invertits ( ; ; ), complint-se la suma additiva: ERROR FREQÜENT Confondre (vàlid només a pressió constant) amb situacions generals, o pensar que en un procés adiabàtic . En un procés adiabàtic , per tant , que només serà zero si la pressió roman constant.

COMPROVA-HO 12 Quina relació hi ha entre l'entalpia de sublimació i les de fusió i vaporització? PROCÉS Balanç d'energia interna segons la restricció del procés 1 Primer Principi General ΔU = q + w 2 Procés Isocor (V=cte) w = 0, per tant ΔU = q_v 3 Procés Adiabàtic (q=0) ΔU = w = -PΔV IDEES CLAU El primer principi expressa la conservació de l'energia: . A volum constant, ; a pressió constant, . Per a gasos ideals, la relació entre entalpia i energia interna és . La relació de Mayer estableix que per a gasos ideals. COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 13. A quina quantitat tèrmica correspon la variació d'energia interna en un procés isocor? 14.

Com s'aproxima la relació entre entalpia i energia interna en fases condensades (sòlids i líquids)? ρH > 0 ρH < 0 ρH = vaporitzaciρ ρH condensaciρ ρH = fusiρ ρH congelaciρ ρH = sublimaciρ ρH subli.inversa ΔH = subl. ΔH + fusio ˊ ΔH vapor. dH = q p dH = 0 q = 0 dH = V dP ΔU = q + w ΔU = q v ΔH = q p ΔH = ΔU + RTΔn g C p,m C = v,m R Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 9 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 15. En un procés a volum constant, quant val el treball de canvi de volum? 16. Quina equació defineix formalment l'entalpia H? 17. Quant val ,m per a un gas ideal monoatòmic? 18. Quin procés de canvi d'estat és exotèrmic?

3 Termoquímica: entalpies de reacció, formació, enllaç i llei de Kirchhoff EN ACABAR SABRÀS Calcular entalpies de reacció a partir d'entalpies estàndard de formació i d'enllaç. Aplicar la llei de Hess combinant equacions termoquímiques. Utilitzar la llei de Kirchhoff per corregir entalpies amb el canvi de temperatura. PENSA-HI ABANS DE LLEGIR 19 Com podem conèixer la calor alliberada d'una reacció si no podem mesurar-la directament al laboratori? Calor i entalpia estàndard de reacció La calor de reacció és l'energia bescanviada quan quantitats estequiomètriques de reactius a una determinada temperatura es transformen completament en productes a la mateixa temperatura.

Treballant a pressió constant, la magnitud corresponent és l'entalpia de reacció ( ): w = q a) w = -nRT b) w = -PΔV c) w = 0 d) H = U - PV a) H = ΔT b) C p H = U + PV c) H = q + w d) C p 5/2 R a) 7/2 R b) 3/2 R c) 3 R d) Fusió a) Vaporització b) Condensació c) Sublimació d) ρ H r ρ H = r ρ U + r ρ (P V ) r Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 10 Quan intervenen gasos ideals, negligint el volum que ocupen líquids i sòlids enfront de l'elevat volum molar gasós, l'expressió queda: On (o ) és la variació de mols exclusivament en fase gas ( ).

L'entalpia estàndard de reacció ( ) és una magnitud extensiva mesurada en condicions estàndard: Si , la reacció és exotèrmica (allibera calor). Si , la reacció és endotèrmica (absorbeix calor). COMPROVA-HO 20 Com s'avalua el terme Δn_g en l'equació de relació entre Δ_r H i Δ_r U? Càlcul d'entalpies: Llei de Hess, entalpies de formació i d'enllaç La determinació pràctica d'entalpies es basa en diversos mètodes directes i indirectes: 1. Llei de Hess Com que l'entalpia és una funció d'estat, l'entalpia d'una reacció global és idèntica a la suma de les entalpies dels passos individuals en què es pugui desglossar: 2.

Entalpia estàndard de formació ( ) És la calor associada a la síntesi d'un mol d'un compost a partir dels seus elements en el seu estat estàndard més estable. Per conveni, els elements en el seu estat de referència tenen una entalpia de formació nul·la (per exemple, , ). Si es coneix l'entalpia de reacció i la de determinats components, es pot aïllar la formació desconeguda: 3. Entalpies d'enllaç El trencament d'un enllaç químic requereix energia, mentre que la formació d'enllaços n'allibera.

A partir de les entalpies mitjanes d'enllaç ( ): Dependència de l'entalpia amb la temperatura: Llei de Kirchhoff Per avaluar com varia l'entalpia de reacció quan es modifica la temperatura a pressió constant, s'aplica el criteri de diferenciació: Δ H r Δ U + r RTΔn g ρn g ρ (n ) r g ρn = g ρn g,productes ρn g,reactius ρ H r ρ ρ H < r ρ 0 ρ H > r ρ 0 Δ H = r n H (productes) p f n H (reactius) r f Δ H = r Δ H + r 1 Δ H + r 2 + Δ H r n ρ H f ρ O 2 N 2 Δ H = f H i ν H j j ρH enllaρ Δ H = r nΔH enlla os trencats ç nΔH enlla os formats ç = ( T Δ H r ) p ν H = T i i ν = i ( T H i ) p ν C i p,i d(Δ H ) = r Δ C dT r p Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 11 La integració condueix a la llei de Kirchhoff, que assegura la conservació de l'energia davant de canvis tèrmics: En el cas habitual en què les capacitats calorífiques es consideren independents de la temperatura en l'interval analitzat: ERROR FREQÜENT Invertir els termes en el càlcul d'entalpies per enllaços respecte a les entalpies de formació.

Recorda: per a entalpies de formació és productes menys reactius, mentre que per a entalpies d'enllaç és enllaços trencats (reactius) menys enllaços formats (productes). COMPROVA-HO 21 Quina condició simplifica la integral de Kirchhoff a l'expressió lineal (T_2 - T_1)Δ_r C_p^o? PROCÉS Metodologies per al càlcul d'entalpies de reacció 1 Entalpies de Formació Σ n_p Δ_f H°(prod) - Σ n_r Δ_f H°(react) 2 Llei de Hess Suma algebraica d'etapes intermèdies 3 Entalpies d'Enllaç Σ Enllaços trencats - Σ Enllaços formats 4 Llei de Kirchhoff Ajust tèrmic integrant Δ_r C_p dT IDEES CLAU A pressió constant, l'entalpia de reacció es vincula a l'energia interna mitjançant .

La llei de Hess permet sumar les entalpies de reaccions intermèdies per determinar l'entalpia global d'un procés. Les substàncies elementals diatòmiques com o tenen entalpia estàndard de formació zero. La llei de Kirchhoff permet calcular l'entalpia de reacció a qualsevol temperatura a partir de . COMPROVA EL QUE HAS APRÈS 22. Com es defineix l'entalpia estàndard d'una reacció a partir de les entalpies d'enllaç? 23. Quin és el valor de l'entalpia de formació estàndard de l'oxigen gas ( ) a 298 K?

Δ H (T) = r Δ H (T ) + r 1 Δ C dT T 1 T 2 r p Δ H = r Δ H (T ) + r 1 (T 2 T )Δ C 1 r p Δ H r Δ U + r RTΔn g O 2 N 2 Δ C r p O 2 Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 12 Test Encercla la resposta correcta. Les solucions són al final. 24. Com s'expressa el càlcul d'entalpia mitjançant entalpies d'enllaç? 25. Quant val l'entalpia de formació de les espècies diatòmiques com O o N ? 26. Què afirma la Llei de Hess? 27. Quina equació expressa la dependència d'entalpia amb la temperatura?

4 Formulari Treball, calor i capacitats calorífiques Fórmula o procediment Significat dels símbols Quan s'utilitza : treball; : pressió exterior; : variació de volum Procés d'expansió o compressió contra pressió constant : mols; : constant dels gasos; : temperatura; : volums Expansió o compressió isotèrmica i reversible de gasos ideals : capacitat calorífica; : calor transferida; : increment tèrmic Relació general de transferència tèrmica extensiva ; : calor específica; : calor molar; : massa; : mols Propietats intensives de la capacitat calorífica : capacitat calorífica del calorímetre Càlcul de calor absorbida pel dispositiu calorimètric Enllaços trencats menys formats a) Enllaços formats menys trencats b) Productes menys reactius c) Capacitats calorífiques integrades d) Depèn de la pressió a) 1 kJ/mol b) Nul·la (zero) c) Negativa sempre d) La pressió sempre roman constant a) L'entalpia depèn del catalitzador b) La calor és sempre positiva c) L'entalpia total és la suma de passos d) Llei de Hess a) Llei de Boyle b) Llei de Charles c) Llei de Kirchhoff d) w = P ΔV ext w P ext ΔV w = nRT ln (V 0 V f ) n R T V , V f 0 C = ΔT q C q ΔT c = s m C C = m n C c s C m m n Q = C ΔT cal C cal Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 13 Primer principi, energia interna i entalpia Fórmula o procediment Significat dels símbols Quan s'utilitza : canvi d'energia interna; : calor; : treball Primer principi general per a qualsevol sistema tancat : calor a volum constant Procés isocor ( ) : treball mecànic Procés adiabàtic ( ) : entalpia; : energia interna; : pressió; : volum Definició formal de la funció d'estat entalpia : calor a pressió constant Procés isobàric ( ) Transicions i reaccions en fases condensades (sòlids i líquids) : balanç estequiomètric de mols gasosos Relació entre i amb gasos ideals : capacitats molars; : constant gasos Relació de Mayer per a gasos ideals Entalpies de canvi de fase corresponents Additivitat dels canvis d'estat físic Termoquímica: reaccions i dependència de la temperatura Fórmula o procediment Significat dels símbols Quan s'utilitza : entalpia estàndard de formació; : coeficients Càlcul d'entalpies de reacció a partir d'entalpies de formació : entalpies dels passos individuals Llei de Hess per a camins de reacció en etapes : entalpies d'enllaç mitjanes Estimació de calor de reacció mitjançant enllaços químics Llei de Kirchhoff general per canvi de temperatura - Llei de Kirchhoff quan és independent de Constants i regles clau Constants: ; .

ΔU = q + w ΔU q w ΔU = q v q v dV = 0 w = 0 ΔU = w = P ΔV w q = 0 H = U + P V H U P V ΔH = q p q p dP = 0 ΔH ΔU Δ(P V ) 0 ΔH = ΔU + RTΔn g Δn g ΔH ΔU C = p,m C + v,m R C , C p,m v,m R ΔH = subl. ΔH + fus. ΔH vap. Δ H = r n Δ H (prod) p f n Δ H (react) r f Δ H f n Δ H = r Δ H r i Δ H r i Δ H = r nΔH trencats nΔH formats ΔH Δ H (T ) = r 2 Δ H (T ) + r 1 Δ C dT T 1 T 2 r p Δ C = r p ν C i p,i Δ H (T ) = r 2 Δ H (T ) + r 1 Δ C (T r p 2 T ) 1 C p T 1 cal = 4,184 J R = 8,314 J/(mol K) Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 14 Capacitats calorífiques en gasos ideals: Monoatòmics: , ; Lineals: , ; No lineals: , .

Convenis d'estat estàndard: Per a les formes elementals en el seu estat més estable (com , ), . Errors típics: En entalpies de formació és (productes - reactius), mentre que en entalpies d'enllaç és (reactius trencats - productes formats); en expansió ( ), el treball és negatiu ( ). C = v,m R 2 3 C = p,m R 2 5 C = v,m R 2 5 C = p,m R 2 7 C = v,m 3R C = p,m 4R O (g) 2 N (g) 2 Δ H = f 0 ΔV > 0 w < 0 Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 15 Solucions de les preguntes de repàs 1. Constitueix un sistema aïllat, ja que no pot intercanviar matèria ni energia de cap tipus amb el seu entorn. 2.

En un procés adiabàtic no hi ha cap intercanvi de calor amb l'entorn (q = 0), mentre que en un procés isotèrmic la temperatura del sistema roman constant en tot moment. 3. És positiu (w > 0), perquè el canvi de volum és negatiu (ΔV < 0) i l'entorn transfereix energia sobre el sistema segons l'expressió w = -P_ext ΔV. 4. L'equilibri tèrmic (temperatura constant), l'equilibri mecànic (pressió constant) i l'equilibri químic (composició i matèria constants). 5. L'equació és . 6. b) Adiabàtica. Una paret adiabàtica aïlla tèrmicament el sistema evitant el flux de calor. 7. b) Negatiu. En expandir-se, ΔV > 0, de manera que w = -P_ext ΔV resulta negatiu. 8. b) Treball.

El treball depèn del camí de la transformació, no és funció d'estat. 9. d) 4,184 J. Per definició, 1 caloria correspon a 4,184 joules. 10. Perquè a pressió constant el gas s'expandeix i fa treball sobre l'entorn, requerint energia addicional per assolir el mateix augment de temperatura. 11. És de (5/2)R, derivada dels 3 graus de llibertat translacionals i els 2 graus de llibertat rotacionals. 12. L'entalpia de sublimació és la suma exacta de l'entalpia de fusió més la de vaporització (ΔH_subl = ΔH_fusió + ΔH_vapor), atès que H és una funció d'estat. 13. Correspon directament a la calor transferida a volum constant: . 14.

Com que la variació de volum és pràcticament insignificant, s'estableix que . 15. d) w = 0. Com que dV = 0, no hi ha desplaçament i el treball w és nul. 16. c) H = U + PV. L'entalpia es defineix per la suma de l'energia interna i el producte PV. 17. a) 5/2 R. Com que ,m = 3/2 R, ,m = ,m + R = 5/2 R. 18. c) Condensació. La condensació desprèn energia a l'entorn (ΔH < 0). 19. Combinant les entalpies conegudes d'altres reaccions intermèdies mitjançant la llei de Hess, aprofitant que l'entalpia és una funció d'estat. 20. Comptabilitzant únicament els coeficients estequiomètrics de les espècies en estat gasós: mols de productes gasosos menys mols de reactius gasosos. 21.

Que les capacitats calorífiques de reactius i productes no depenguin de la temperatura en l'interval considerat. 22. Com la diferència entre el sumatori de les entalpies dels enllaços trencats (reactius) menys el sumatori de les entalpies dels enllaços formats (productes). 23. És exactament zero, ja que es tracta d'un element en el seu estat estàndard més estable. 24. a) Enllaços trencats menys formats. El trencament absorbeix energia i la formació n'allibera: trencats menys formats. 25. c) Nul·la (zero). Per conveni estàndard, els elements químics en la seva forma més estable tenen Δ_f H° = 0.

w = nRT ln(V /V ) f 0 ΔU = q v ΔH ΔU C v C p C v Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 16 26. d) L'entalpia total és la suma de passos. Com que l'entalpia és funció d'estat, el canvi global és la suma algebraica de les etapes. 27. d) Llei de Kirchhoff. La llei de Kirchhoff relaciona la derivada de l'entalpia amb la temperatura mitjançant Δ . C p Primer Principi i Termoquímica: Química Bàsica II (UB) 17