LAS TRES LEYES DE LA TERMODINÁMICA.

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Primera ley de La Termodinámica

En  casi todas las reacciones químicas, estudiamos los cambios asociados al sistema (como la reacción en un matraz entre los reactivos para generar  productos). Supongamos la siguiente reacción:

La Energía interna de los reactivos sera diferente a la de los productos al finalizar la reacción. La reacción como se observa produce hidrógeno y es exotérmica (desprende calor.) El hidrógeno desprendido en forma de gas, puede también utilizarse para realizar trabajo. Así entonces, la energía original de los reactivos además de los productos, generó también calor y trabajo. Por lo que la 1ra Ley se define como:

1. ΔE = q + w

Donde ΔE  (energía interna, conocido también como "U" ) es la diferencia de energía entre productos y reactivos.

La energía puede ser transferida como calor y/o trabajo desde el sistema a los alrededores o absorbida por el sistema desde los alrededores. El calor o energía térmica es simbolizada por (q) y el trabajo representado por (w). El valor numérico de el calor y/o trabajo puede ser (+) ó   (-) dependiendo de si se libera por el sistema (-) o si se absorbe de los alrededores hacia el sistema (+).

Asumiendo que el trabajo se define como Fuerza multiplicada por distancia: w = F x d.  y refiriéndonos exclusivamente a trabajo mecánico tenemos la expansión de un gas a presión constante:

La expansión del gas de Hidrógeno generado en la reacción del Zn y el HCl (sistema) produce una presión constante hacia arriba (alrededores) produciendo un trabajo y puede representarse por:

2.  w = - PΔV

* NOTE QUE EL SIGNO ES NEGATIVO PORQUE EL SISTEMA REALIZA TRABAJO SOBRE LOS ALREDEDORES

P es la presión atmosférica (Presión constante)  y ΔV es el cambio de volumen (distancia que se desplaza el embolo) cuando el gas se expande. Sustituyendo w en la ecuación 1:

                                           3.  ΔE = q - PΔV

Entalpia:

Como la mayoría de las reacciones se realizan a presión constante (presión atmosférica), la variación de energía se define por la ecuación  (3).
Si despejamos (q) la ecuación resultante es:

   q = E + PΔV

Al calor a presión constante se le denomina entalpia y esta en función (E),  (P) y  (V). Esta variable termodinámica se conoce como entalpía.(H). Como (H) depende solo de los estados final e inicial (función de estado), para cualquier proceso a presión constante, el cambio de entalpía esta dado por la siguiente ecuación:

4. ΔH = ΔE + PΔV.

Y al ser función de estado:

ΔHTotal =  ΔHreactivos + ΔHproductos.

El calor, puede ser absorbido por el sistema (proceso endotérmico) y de signo (+) o liberado por el sistema (exotérmico) y de signo (-).