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Termodinamica
La termodinamica studia le variazioni di energia che accompagnano le trasformazioni chimiche (reazioni) o fisiche ( cambiamenti di stato) di un sistema macroscopico.
Sistema , ambiente, universo.
Un sistema si dice isolato quando non può scambiare materia o energia con l’ambiente, aperto quando può, chiuso quando può scambiare con l’ambiente energia ma non materia.
Lo stato di un sistema viene descritto per mezzo delle grandezze fisiche (pressione, volume, temperatura, massa, composizione chimica).
Stato iniziale e stato finale.
Si dicono funzioni di stato di un sistema tutte le grandezze la cui variazione non dipende dagli stati intermedi, ma solo dalle caratteristiche dello stato finale e iniziale.
Energia interna
Energia interna di un sistema è uguale alla somma dell’energia cinetica delle parti che lo costituiscono e dell’energia potenziale.
È una funzione di stato.
Il primo dei principi fondamentali della termodinamica, la legge della conservazione dell’energia, afferma che l’energia non si crea né si distrugge, ma semplicemente si converte da una forma in un’altra.
L’energia può essere trasferita da un sistema ad un ambiente tramite 2 modi : calore, lavoro.
Lavoro elettrico, lavoro di pressione-volume o lavoro meccanico.
W è positivo quando il lavoro viene fatto dal sistema sull’ambiente.
W è negativo quando il lavoro viene fatto dall’ambiente sul sistema.
W=P A Dx = P DV
Calore:
Q è positivo quando il calore viene trasferito dall’ambiente al sistema.
Q è negativo quando il calore viene trasferito dal sistema all’ambiente.
Le trasformazioni che avvengono con assorbimento di calore sono chiamate endotermiche, liberazione di calore esotermiche.
DU = U(finale) - U(iniziale) = Q – W
La variazione di energia interna in un sistema in cui avviene una generica trasformazione è uguale alla differenza tra la quantità di calore che l sistema scambia con l’ambiente e il lavoro che eventualmente accompagna questo scambio.
DU = Q – P DV
Trasformazione isocora a volume costante 
cioè al calore assorbito o ceduto dal sistema
Concetti fondamentali:
Entalpia
H = U + P V
Quindi 
Quando la reazione avviene a volume costante 
Sapendo che 
Pedice p indica il calore trasferito o ceduto all’ambiente a pressione costante. (trasf. Isobara)
Esotermica 
Endotermica 
Termochimica
Entalpia di reazione 
varia al variare delle quantità delle sostanze presenti nel sistema.
Entalpia molare di reazione 
effetti termici prodotti nel sistema quando una mole della sostanza di riferimento viene consumata o prodotta a seguito della reazione (a T e P costanti).
Entalpia molare standard di reazione 
corrisponde alla variazione di entalpia molare che si riferisce a una reazione che avviene alla temperatura e pressione di riferimento e nella quale reagenti e prodotti sono nel loro stato standard.
Entalpia di fusione 
è la quantità di calore necessaria per portare una mole di sostanza dallo stato solido cristallino allo stato liquido alla pressione di riferimento.
Entalpia di evaporazione 
è la quantità di calore necessaria per portare una mole di sostanza dallo stato liquido allo stato di gas.
Entalpia di sublimazione 
è la quantità di calore necessaria per portare una mole di sostanza solida cristallina direttamente allo stato di vapore.
Entalpia di atomizzazione 
è la quantità di calore necessaria per portare una mole di atomi di un elemento (solido, liquido o gassoso) dal suo stato più stabile, a 25 C e 1 atm, allo stato di gas monoatomico (ipotetico), pure a 25 C e 1 atm.
Entalpia molare standard di formazione 
è la quantità di calore che si libera o assorbe nella formazione di una mole di un composto, in condizioni standard, partendo dalle quantità stechiometriche degli elementi nel loro stato standard.
Legge di Hess
La quantità di calore che accompagna una trasformazione chimica o fisica in un sistema dipende solo dagli stati iniziale e finale del sistema, indipendentemente da stati intermedi attraverso cui il sistema può passare.
Entropia
S è la grandezza termodinamica direttamente legata allo stato di disordine di un sistema.
Lo stato di disordine della materia della materia può essere di due tipi: disordine di posizione e disordine termico.
Secondo principio della termodinamica, la variazione dell’entropia totale di un processo spontaneo deve sempre essere positiva.
Quando una trasformazione è esotermica (
) l’entropia dell’ambiente aumenta, se invece la trasformazione è endotermica (
) l’entropia dell’ambiente diminuisce.
Energia libera di Gibbs (G)
--> 
Il segno negativo presente nella relazione che lega 
a 
indica che l’entropia totale può aumentare solo se nel sistema di reazione si verifica una diminuzione dell’energia libera di Gibbs. Infatti solo se 
, 
Una reazione è spontanea solo se avviene con una diminuzione dell’energia libera di Gibbs.
Processo spontaneo |
Sistema all’equilibrio |
Processo non spontaneo |
Esotermica
|
Aumento
|
SI In ogni caso |
Esotermica
|
diminuzione
|
SI sole se
|
Endotermica
|
Aumento
|
SI sole se
|
Endotermica
|
diminuzione
|
NO In ogni caso |
Reazione |
Variazione di entropia |
Reazione spontanea |
Fonte: https://inginf.files.wordpress.com/2012/10/termodinamica.docx
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