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Contenidos

  1. Introducción. 1 h.

    1. Química, química-física y termodinámica.
    2. Visión de conjunto: Los principios de la termodinámica y sus implicaciones.
    3. Algunos consejos sobre cómo estudiar termodinámica.

  2. Principio cero de la Termodinámica. 5 h.
    1. Algunos conceptos termodinámicos: sistemas, paredes, equilibrio, estados, variables, funciones de estado, procesos, integrales de línea, fases.
    2. Principio cero: Temperatura.
      1. Principio cero y su consecuencia.
      2. Escala termométrica de mercurio. Escala centígrada.
    3. Ecuaciones de estado. Escala de temperatura de gas ideal.
      1. Leyes de Boyle y Charles.
      2. Escala termométrica de gas ideal.
      3. Ecuación de estado de gas ideal.
      4. Mezcla de gases ideales: presión parcial.
      5. Gases reales. Diagramas P-V. Condensación. Punto crítico. Presión de vapor. Temperatura de ebullición.
      6. Ecuación de Van der Waals.
      7. Otras ecuaciones de estado.
      8. Recordatorio de derivadas parciales.
      9. Coeficientes de dilatación térmica y de compresibilidad isotérmica.

  3. Primer principio de la Termodinámica. 9 h.
    1. Trabajo P-V
      1. Trabajo realizado sobre el sistema en un proceso cualquiera.
      2. Trabajo realizado sobre el sistema en un proceso reversible.
      3. Ejemplos de cálculo.
    2. Calor.
      1. Calor absorbido por una sustancia en un calentamiento a presión constante.
      2. Calores específicos de las sustancias. Escala calorimétrica.
      3. Capacidad calorífica molar a presión constante y a volumen constante.
    3. Primer principio de la termodinámica.
      1. Equivalente mecánico del calor.
      2. Primer principio: energía interna.
      3. Entalpía.
      4. Energía interna, entalpía y capacidades caloríficas.
      5. Relación entre $\overline{C}_P$ y $\overline{C}_V$.
      6. El gas perfecto.
      7. Cálculos en procesos en gases perfectos. Procesos adiabáticos.
    4. Consecuencias del primer principio: termoquímica.
      1. Calor de reacción. Entalpía de reacción.
      2. Estados normales o estándar de una sustancia pura.
      3. Entalpías normales de formación.
      4. Entalpías normales de reacción.
      5. Variación del calor de reacción con la temperatura: ley de Kirchhoff.

  4. Segundo principio de la Termodinámica. 5 h.
    1. Reversibilidad e irreversibilidad: procesos espontáneos y procesos inducidos.
    2. Definición operativa de la entropía: incrementos de entropía.
    3. Segundo principio de termodinámica: $\Delta S_{UNIVERSO}$.
    4. Cálculos de incrementos de entropía del sistema en diversos procesos.
      1. en cambios de estado termodinámico de sustancias puras (sin cambio de fase),
      2. en cambios de fase de sustancias puras,
      3. en mezcla de gases perfectos inertes: entropía de mezcla.
    5. Base microscópica de la entropía: entropía y desorden. Máquinas térmicas: enunciados alternativos del segundo principio.

  5. Equilibrio material. I 5 h.
    1. Espontaneidad de procesos a T,V constantes y a T,P constantes:
      Funciones de Helmholtz y de Gibbs.
    2. Equilibrio material. Espontaneidad de procesos de cambio material: cambios de fase y reacciones químicas.
    3. Relaciones termodinámicas en sistemas cerrados de composición constante.
      1. Ecuaciones de Gibbs.
      2. Relaciones de Maxwell.
      3. Variaciones de U con V y T.
      4. Variaciones de H, S y G con P y T.
      5. Diferencia de capacidades caloríficas.
    4. Relaciones termodinámicas en sistemas abiertos en equilibrio térmico y mecánico pero no material: Potenciales químicos.

  6. Equilibrio material. II 5 h.
    1. Condiciones de equilibrio material en sistemas cerrados.
    2. Condiciones de equilibrio de fases. Función de Gibbs de una mezcla. Ecuación de Gibbs-Duhem.
    3. Condición de equilibrio de reacción.

  7. Equilibrio de fases en sistemas de un componente. 4 h.
    1. La regla de las fases.
    2. Diagramas de fases en sistemas de un componente.
    3. La ecuación de Clapeyron.
    4. Equilibrios sólido-vapor y líquido-vapor: Ecuación de Clausius-Clapeyron.
    5. Cambios de fase sólido-líquido y sólido-sólido. Cambios de fase de orden superior.

  8. Equilibrio químico. 5 h.
    1. Potencial químico de un gas ideal puro.
    2. Potencial químico de un gas ideal en una mezcla de gases ideales.
    3. Constante de equilibrio.
    4. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura.
    5. Desplazamientos del punto de equilibrio.
    6. Potencial químico de un gas real puro.
    7. Equilibrio de reacción entre gases reales.
    8. Equilibrio de reacción en otros sistemas: sólidos y líquidos puros, solutos en disoluciones ideales y reales, disolventes.

    Incrementos de entropía. Tercer principio

    1. Incrementos de entropía en las reacciones químicas: Entropías de reacción.
    2. Efecto de la temperatura sobre las entropías de reacción.
    3. Entropías convencionales y tercer principio.


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Luis.Seijo
Universidad Autónoma de Madrid