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La entalpía

Comprender por qué la entalpía se puede interpretar como "el contenido de calor" en un sistema que se mantiene a presión constante. Creado por Sal Khan.

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  • Avatar blobby green style para el usuario Juan David Rodríguez
    Creo que se debería explicar a profundidad la entalpia, ya que en este vídeo se explica solo con la presión constante. Creo que se necesita una explicación un poco mas conceptual de que es la entalpia y a partir de allí se pueden desprender los casos necesarios sea con presión constante o con múltiples presiones. Igual entendí un poco mas lo de la ecuación de la entalpia, muchas gracias.
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  • Avatar blobby green style para el usuario Youssef El Kaisi
    Hola, soy un estudiante y esta es mi duda:
    Acaso es posible que, para una misma cantidad de gas a temperatura constante, una misma presión tenga dos volúmenes diferentes? Las leyes de los gases ideales lo niegan, en cambio, en tu gráfico presión-volumen del inicio del video, para demostrar que el trabajo neto es el área resultante, vas de un punto a otro por un camino y vuelves por otro, cosa que, como dije antes, no es posible, ya que para volver a la posición inicial se tendría que ir por el mismo camino. Quizás ya tuviste eso en cuenta pero lo hiciste de esa manera solo como ejemplo, aún sabiendo que esa gráfica no era correcta, pero entonces no estarías probando tu punto de que el calor contenido no es una variable de estado válida. Estoy entendiendo algo mal?
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  • Avatar blobby green style para el usuario Ricardo Luengas Ramírez
    Como determinar el valor de formación a partir del cambio de entalpía de otras sustancias y valores
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  • Avatar blobby green style para el usuario mhop3012
    Me gusta Khan Academy pero siento que este profe no explica bien como otros de la página
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Transcripción del video

déjenme dibujar un conocido diagrama pv okay este es mi eje del volumen el de abajo el vertical es el de presión ok este es el de presión y este es el de volumen y les mostré hace bastantes vídeos ya que si empezamos en cierto estado aquí en el diagrama tv justo aquí y vamos cambiando la presión y el volumen para obtener otro estado y lo hacemos de forma cuasi estática esencialmente vamos a estar siempre cerca del equilibrio así que mis variables de estado siempre están definidas podría pintar una trayectoria justo aquí ok esta es mi trayectoria y entonces vamos de un estado inicial a otro final y dijimos bueno si si si hacemos esto el trabajo realizado por el sistema es el área debajo de esta curva y cuando nos movemos de regreso al estado previo podríamos hacerlo a lo largo de otra trayectoria más rara este ok por ejemplo está el trabajo realizado por el sistema por el sistema sería el área debajo de esta curva azul y está que como esta en sentido contrario es negativa por lo tanto el trabajo neto realizado es el área de esta curva déjenme pintarlo de este color aunque el trabajo neto realizado por él por el sistema es el área dentro de este ciclo ok si vamos en estadios en este sentido de las manecillas del reloj así que el trabajo neto hecho o realizado por el sistema es esta área ahora también sabemos que en cierto punto sí o sí estamos en algún punto de este diagrama bebé ok ese es nuestro estado y justo como anteriormente si nos vamos a lo largo de todo este ciclo ok nuestro nuestras variables de estado no cambian no cambian y la presión y el volumen porque estamos en el mismo punto del diagrama pp pero también nuestra energía interna como está en el mismo punto no cambia así que nuestro cambio en la energía interna no hay tal cambio ok por qué volvemos al mismo punto así que nuestro cambio es simplemente cero el cambio en energía interna y sabemos que el cambio la energía interna estaba definido como esto viene de la primera ley de la termodinámica viene como el calor agregado al sistema menos el trabajo realizado por el sistema ahora sí vamos a lo largo de este ciclo en el diagrama pp cuál es nuestro cambio en la energía interna pues como volvemos al punto inicial esto es cero ok porque seguimos en el mismo estado es igual y esto es igual al calor aplicado menos el trabajo o bueno ya hemos hecho este pequeño ejercicio varias veces quizás ya es la cuarta o quinta vez que lo hacemos pero no importa porque concluimos que el calor va a ser igual al trabajo realizado por el sistema así que esta área dentro de la trayectoria ya dijimos que es el trabajo realizado por el sistema y si no recuerdas de dónde viene en realidad era la presión por el volumen x que pequeños cambios o incrementos en el volumen verdad ya hemos hecho bastante estas cosas así que si tenemos cualquier área cierto calor agregado al sistema o vamos a tener un calor neto agregado al sistema ok por ejemplo un calor neto y usamos este argumento para decir porque el calor no puede ser una variable de estado no es una buena variable estado porque de hecho tuvimos un vídeo completo de esto si definimos por ejemplo una variable de estado digamos el calor contenido ok vamos a definir esta variable de estado y digamos que el cambio en el calor contenido por supuesto es igual al cambio en el calor si estoy agregando calor al sistema este con este contenido debería subir el problema con el calor contenido es que digamos que estamos por aquí ok que estamos en este estado ok que el calor contenido es igual a 12 5 aunque ahora ya les mostré que si nos vamos a lo largo de esta trayectoria vamos y venimos hay cierta área contenida en esta trayectoria verdad en esta en este ciclo al cual le agregamos calor así que esta área justo de aquí ok por ejemplo es q es igual a w que es el área y es igual a 2 entonces cada vez que recorramos este ciclo por ejemplo empezamos en 5 recorremos este ciclo y cuando volvemos ya tenemos un calor de 7 y luego si vamos otra vez ya tendremos calor de 9 y podríamos tener este muchísimos incrementos cada vez que recorremos este este este ciclo así que con el calor contenido no puede ser una buena variable de estado depende del como recorremos este ciclo verdad así que para tener una variable de estado necesitamos que el cambio sea cero por ejemplo la energía interna la energía interna si empezamos con 10 al ir a lo largo de este ciclo vamos a tener que terminamos con la misma cantidad de energía interna así que por ejemplo también la entropía la entropía podemos hacer muchísimas cosas locas el punto es que cuando volvemos al mismo estado tenemos la misma cantidad por ejemplo la presión si fuera cinco atmósferas bueno al regresar vamos a tener las mismas cinco atmósferas verdad ok no depende de la trayectoria en la que nos movimos si estamos en cierto estado ahora el calor contenido no funciona no funciona ya lo vimos en algunos vídeos este por ejemplo ahí definimos la entropía que a lo mejor nos relacionaba un poquito lo que era el calor pero bueno supongamos que queremos hacer una variable de estado que al mismo tiempo me mide el calor obviamente vamos a tener que hacer algunas cuentas más finas no podemos simplemente definirlo como el calor contenido porque se va a cambiar no es una variable de estado válida así que vamos a ver si podemos crear alguna sólo vamos a hacer una definición déjenme llamar a esta nueva cosa que voy a que más o menos va a ser como el calor ok vamos pero vamos a llamarlo a esto entalpía y vamos solo a definirlo vamos a jugar un poquito con esta definición vamos a definirlo como la energía interna más la presión por el volumen presión por volumen así que cuál sería mi cambio en la en tal día cuál sería el cambio la entalpía ok esto sería simplemente el cambio de estas dos cosas el cambio en la energía interna más el cambio de la presión por el volumen más el cambio de la presión por el volumen ahora esto es interesante y quiero dejar un punto aquí esto por definición es una variable de estado válida porque es sólo la suma de otras variables de estado verdad en cualquier punto del diagrama pd y esto es cierto también si hiciera cosas como por ejemplo la entropía o la temperatura que son también variables de estado en cualquier momento en cualquier punto o simplemente va a ser una variable de estado la presión también y el volumen también así que si sumamos estas dos cosas es una variable de estado válida porque solo es la suma de un buen de otras variables de estado muy bien así que veamos si podemos de alguna forma relacionar esto con lo que ya hemos establecido acerca de las variables de estado de ahora en adelante vamos a trabajar esta definición porque funciona como la suma de variables de estado diferentes así que veamos cómo relacionar esto con el calor así que sabemos que del tau del tau ok si estamos trabajando con la energía interna o el cambio en la energía interna no estoy hablando de otras cosas simplemente va a ser igual al calor aplicado calor aplicado al sistema menos el trabajo realizado por el sistema verdad déjenme poner todo esto además el camión lenta al pia es igual al calor menos el trabajo eso es solo el cambio la energía interna más pepe esto solo es de la definición de la entalpía ahora esto empieza a parecer interesante porque quien es el trabajo realizado por el sistema cual es el trabajo hecho por el sistema así que podría escribir como el cambio en la entalpía es igual al calor aplicado que menos el trabajo realizado por el sistema y si tengo un sistema aquí digamos aquí con el pistón y ya sabes estamos haciendo un proceso cuasi estático con los granitos clásicos todo lo que hemos hecho en estos vídeos cuando aplicamos calor o digamos que vamos removiendo algunos de estos granitos este vamos a estar en un distinto equilibrio pero que estar realmente ocurriendo lo que tenemos es cierta presión que está aplicándose aquí arriba y este pistón va a subir y el volumen va a incrementarse y hemos visto en múltiples vídeos que el trabajo realizado por el sistema de esta forma lo puedes ver como el volumen el volumen o más bien por la presión por el cambio en el volumen por el cambio en el volumen y vamos a agregar esta otra parte ok así que esto fue nuestro cambio en la energía interna ok y sumamos el cambio de pepe definido de esta forma ahora algo interesante algo interesante que está ocurriendo aquí es que dijimos que queríamos definir algo porque queríamos medir más o menos el calor contenido así que el cambio en la entropía debería ser igual al calor si queremos que eso ocurra estos dos términos de acá deben cancelarse y de alguna forma necesitamos que estos dos sean iguales para que nuestro cambio en la cntc al pie solo sea el calor así que estos dos términos deben ser iguales bajo qué condiciones esto es cierto cuando son iguales estos dos términos otra forma de verlo es bajo qué condiciones el cambio en la presión por el volumen es igual a la presión por el cambio en el volumen cuando esto ocurre cuando puedo hacer que este a que esta afirmación sea válida porque queremos que éstos sean iguales para qué al igual al calor agregado bueno la única forma en que podemos hacer que esta afirmación sea cierta es si la presión es constante ok presión constante presión constante ahora porque es esto pensémoslo matemáticamente si esta es una constante cuando hago una constante por el cambio de una variable por ejemplo si fuera 55 veces el cambio de algo es el cambio de 5 veces que sea algo verdad matemáticamente funciona o si lo ves desde el otro punto de vista si esta es una constante puedes sacarlo como factor verdad por ejemplo si si digamos que queremos ver el cambio de 5 x donde x es alguna unidad qué sé yo y eso sería simplemente 5x final menos 5x inicial y podrías factorizar el 5 verdad esto es 5 por equis final menos equis inicial y eso simplemente 5 por el cambio en x es casi muy obvio para explicar a veces cuando uno sobre explica las cosas puede parecer confuso pero bueno esto aplica ok el 5 puede ser la analogía de una constante que en este caso sería la presión para que esta ecuación sea cierta así que la presión es constante esto es una suposición clave para esto ok entonces el calor que está siendo aplicado en abajo o presión constante podríamos escribirlo de esta forma okay porque esto es clave la presión constante entonces nuestra definición bajo la hipótesis de que la presión es constante nuestra definición que hicimos del entalpía de fin definida como el cambio la energía interna más presión por el volumen es una en este tipo de sistemas nos da que el cambio lenta el pia es igual a simplemente el calor aplicado al sistema estas dos cosas serían iguales y por lo tanto se cancelan y solo nos queda el calor ok esto solo es válido cuando la presión es constante así que qué es lo que ocurrió aquí en nuestro diagrama pp que está ocurriendo cuando cuando la presión es constante déjenme dibujar el diagrama pv ok entonces ok ahí está p este es b así que qué está ocurriendo con compresión constante estamos a una presión fija y si estamos de esa forma sólo nos movemos a lo largo de esta línea podríamos ir de este estado a este otro o no sé y poder ir y regresar no importa ok nosotros no sabemos cómo nos movemos puede ser de muchas formas pero cuál es el área debajo de esta curva no hay curvas realmente verdad así que vemos como apachurrado este diagrama más bien cuál es el área dentro del ciclo en este caso no hay ciclo ok debido a esto no tienes no tienes ese problema de estado verdad porque no hay no hay calor neto que está siendo agregado al sistema cuando vas de este punto a cualquier otro verdad y regresas así que debido a esto puedes ver esto visualmente como que le entalpía en una presión constante se está moviendo el volumen hacia arriba y hacia abajo pero en realidad esta es una gran suposición verdad que la presión sea constante esto nos sirve por ejemplo con reacciones químicas especialmente con aquellas que ocurren en un vaso de precipitados oa nivel del mar o quién sabe no pero que ocurren a una presión constante ya sabes si estoy sentado en la playa y con mi juego de química y tengo un vaso de precipitados o algo y estoy aventando cosas ahí adentro y estoy viendo alguna reacción o algo y esto es una presión constante digamos que estamos a una a una atmósfera esto es un concepto muy útil en en el día a día para por ejemplo todas las expresiones químicas podría no ser útil para las máquinas porque estamos cambiando siempre la presión pero es útil para la química de hecho cuando estamos trabajando con con hugo que es lo que va a pasar con la reacción a presión constante así que lo que vamos a ver es que está en calp ya la puedes ver de alguna forma como el calor contenido cuando la presión es constante de hecho es el calor contenido cuando la presión es constante así que de alguna forma hemos hemos sido capaces de dar esta definición que nos sirve para calcular el calor contenido bajo esta gran suposición de que la presión es constante de repente todo se reduce al calor contenido del sistema ok así que vamos a hablar un poco más de la medida del entalpía en bueno después y vamos a utilizar esto que es bastante útil cuando tenemos presión constante ahí la entropía se puede imaginar como el calor contenido y es útil para entender las reacciones químicas y el calor relacionado con es con ellas nos vemos