Processos Metabòlics Energètics, Termodinàmica i Espectroscòpia

Termodinàmica Química

Estudia la relació entre l'energia (en forma de calor i treball) i els canvis químics o físics de la matèria.

Sistemes Termodinàmics

Porció de l'univers que s'aïlla per al seu estudi. Es classifiquen segons els intercanvis de matèria i energia amb l'entorn:

• Sistema obert: Intercanvia matèria i energia.
• Sistema tancat: Intercanvia energia, però no matèria.
• Sistema aïllat: No intercanvia ni matèria ni energia.

Calor i Treball

• Calor (Q): Energia transferida degut a una diferència de temperatura. Fórmula: Q = m · Ce · ΔT
  • Q: Calor (Joules, J)
  • m: Massa (Kg)
  • Ce: Calor específica (J/(Kg·K))
  • ΔT: Variació de temperatura (K o °C)
• Treball (W): Energia transferida quan una força actua al llarg d'un desplaçament. Fórmula general: W = F · Δx.
  • Per a gasos (treball pressió-volum): W = -Pext · ΔV
  • W: Treball (Joules, J)
  • F: Força (Newtons, N)
  • Δx: Desplaçament (metres, m)
  • Pext: Pressió externa (Pascals, Pa)
  • ΔV: Variació de volum (m³)

Nota sobre fórmules addicionals: Pressió (P) = Força (F) / Superfície (S); Superfície d'un cercle = π · radi².

Criteris de Signes (segons IUPAC)

• Calor (Q):
  • Q > 0: El sistema absorbeix calor (procés endotèrmic).
  • Q < 0: El sistema allibera calor (procés exotèrmic).
• Treball (W):
  • W > 0: Es realitza treball sobre el sistema (compressió).
  • W < 0: El sistema realitza treball sobre l'entorn (expansió).

Primer Principi de la Termodinàmica

També conegut com la llei de conservació de l'energia, estableix que la variació de l'energia interna (ΔU) d'un sistema és igual a la suma de la calor (Q) intercanviada i el treball (W) realitzat:

ΔU = Q + W

L'energia interna (U) és una funció d'estat, la qual cosa significa que la seva variació (ΔU) només depèn dels estats inicial i final del sistema, i no del camí seguit per anar d'un estat a l'altre (ΔU = U_final - U_inicial). No podem calcular el valor absolut de U, només la seva variació.