COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE OAXACA.SISTEMA DE EDUCACION ABIERTA.CEA 08 PUEBLO NUEVO.TEMAS SELECTOS DE BIOLOGIA I.Prof.: MARTINEZ SANTIAGO KHARINEAlumna: PEREZ PEREZ DIANA LIZETHCUATRIMESTRE: 2/15Dependencia: CEANm. matricula:14SA087835CONTENIDO:Unidad I: Introduccin a la fisicoqumicaUnidad II: Gases y teora cintica molecularUnidad III: TermodinmicaUnidad IV: Electroqumica

UNIDAD I: INTRODUCCION A LA FISICOQUIMICA.CONCEPTOS FUNDAMENTALESHISTORIA DE LA FISICOQUMICA.La fisicoqumica es una especialidad relativamente reciente dentro de la qumica general. De hecho, no se constituye como tal hasta finales del siglo XIX y principios del siglo XX. A partir de su carcter interdisciplinario entre fsica y qumica, se desarrollaron avances significativos en la electroqumica, cintica y termodinmica desde el siglo XVIII, por ejemplo, los experimentos de electricidad animal en ranas de Galvani y la pila a colonna de Alessandro Volta.La fisicoqumica es un mbito del saber cientfico en el que se estudian las propiedades fsicas y la estructura de la materia, as como las leyes de interaccin qumica y las teoras que gobiernan. Por tanto, en ella tienen un papel fundamental la fsica, la qumica y las matemticas.La fisicoqumica se constituyo como una especialidad independiente posiblemente hasta la publicacin dos revistas interdisciplinarias de la qumica: la alemana Zeitschrift fur physicalische chemie, fundada en 1887 y dirigida por Wolfgang Ostwald y Jacobus Henricus Vant Hoff, y la estadounidense Journal of Physical Chemistry dirigida por Wilder Dwingth Bancroft (1867-1953) y fundada en 1896.

DEFINICIN Y RAMAS DE LA FISICOQUMICA.La fisicoqumica, tambin es llamada fsica qumica, es una sub disciplina de la qumica, se encarga de estudiar la materia; ya sea su estructura, propiedades, principios y el comportamiento de sistemas qumicos de esta misma, empleando mtodos y conceptos fsicos, se encarga de incluir el conocimiento fsico a la qumica. Por eso el origen de su nombre, por la relacin que existe en esas dos ciencias para formar una.Para realizar este propsito la fisicoqumica se apoya ampliamente en la experimentacin, cuyos mtodos y tcnicas desempean un papel tan importante como las leyes y mtodos fsicos y matemticos, podemos considerar a esta ciencia como un campo en donde la fsica y las matemticas se aplican ampliamente al estudio y resolucin de los problemas qumicos de inters fundamental.Su propsito, es comprender, predecir y controlar los procesos qumicos para su utilizacin.La fisicoqumica cuenta con diversas ramas las cuales son:

Termodinmica qumica o termoqumica: Esta se encarga de estudiar los efectos calorficos que acompaan las transformaciones fsicas y qumicas, con el fin de determinar las cantidades de energa desprendidas o absorbidas como por ejemplo de calor durante una transformacin.Cintica qumica: Es la encargada de el estudio de la rapidez de reaccin, esta es una rama que se basa en un estudio basado en lo emprico y en lo experimental.es una rama que permite indagar en las, mecnicas de la reaccin.Dinmica qumica: El objetivo de esta rama es conseguir el anlisis de los procesos qumicos desde la dimensin evolutiva, en pocas palabras, se encarga del estudio de la materia en los procesos del cambio qumico y sus causas.Electroqumica: Su padre es el qumico ingles Michael faraday y consiste en la transformacin entre la energa elctrica y las qumica. Fenmenos superficiales y catlisis (qumica de superficies)Qumica nuclear: Este habla de los cambios naturales y artificiales en los tomos concretamente, en sus ncleos, as como tambin, las reacciones qumicas de las sustancias que son radioactivas.Fotoqumica: Es una rama de la fisicoqumica encargada de estudiar la interaccin entre tomos, molculas pequeas, y la luz. est rama se basa en dos leyes que son: ley de grotthusdraper y la ley de starkeinstein.

Espectroscopia: Estudia las interacciones entre la radiacin electromagntica y la materia, con absorcin emisin de energa radiante.Qumica cuntica: Es una rama de la qumica en done se aplica lo que esta se encarga de describir de forma matemtica la forma en que se comporta la materia a escala de molculas.

Magneto qumica: Es la rama de la qumica que se dedica a la sntesis y el estudio de las sustancias de propiedades magnticas interesantes.

CAMPOS DE APLICACIN.industria del petrleo: la industria petrolera incluye procesos globales deexploracin,extraccin, refino, transporte ymercadotecnia de productos de petrleo. los productos de mayor volumen en la industria son combustibles y gasolinael petrleo es la materia prima de muchos productosqumicosincluyendo productosfarmacuticos, disolventes, fertilizantes, pesticidas .farmacutica: lafarmacuticao boticario es elprofesionalde la salud experto en medicinas yfrmacosutilizados en con fines deteraputicosen el ser humanoelectrnica: es la rama de lafsica y especializacin de la ingeniera que emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en el control del flujo de microscopio de los electrones ypartculas

robtica: la robtica es la rama de latecnologadiferenciada en latelecomunicacinque se dedica al diseo,construccinyoperacinde los robots.

medicina: es la ciencia dedicada al estudio de la vida, la salud, enfermedades y la muerte del ser humano.

Automotriz: es la rama de lamecnicaque estudia y aplica los principios propios de lafsicaymecnicapara lageneracinytransaccionalde movimiento en sistemas automotrices como son losautomviles.

UNIDAD II: LOS GASES Y LA TEORIA CINTICA MOLECULARGASES IDEALESLEY DE BOYLE (ISOTERMAS)Considerado por algunos como el padre de la qumica moderna, Robert Boyle (1627-1691) fue el primer cientfico prominente en desarrollar experimentos controlados, verificables y en publicar sus trabajos con elaborados detalles en lo que concierne a procedimientos, aparatos y equipos. Sus trabajos los hizo formando equipo de trabajo con sus asistentes, aisl por primera vez un gas, fue miembro fundador de la Royal ociety de Londres.La ley de Boyle-marionne(o ley de boyle, como se le conoce a veces),es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presin de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante ,y dice que el volumen es inversamente proporcional a la presin: PV=kK es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.Cuando aumenta la presin, el volumen disminuye, mientras que si la presin disminuye el volumen aumenta .manteniendo constante la cantidad gas y la temperatura deber cumplirse la relacin:

El postulado de la ley de Boyle Mariotte es el siguiente: a temperatura constante, l volumen de gas, es inversamente proporcional a las presin a que se somete.La expresin matemtica de la misma:

Esta ley es una simplificacin de la ley de los gases ideales particularizada para procesos isotermos.Junto con la ley de Charles y Gay-Lussac, y la ley de Boyle forma las leyes de los gases, que describen l conducta del gas ideal .las tres leyes pueden ser generalizadas en la ecuacin universal de los gases.

LEY DE CHARLES (ISOBARAS)Jacques Alexandre Cesar Charles (1746-1823) cientfico y matemtico francs. Fue el primero en realizar un viaje en globo aerosttico, el 27 de agosto de 1783.Invento varios dispositivos, entre ellos el densmetro (tambin llamado hidrmetro), aparato que mide la gravedad especifica de los lquidos.Charles fue electo en 1793 como miembro de la academie des sciences, instituto real de Francia .Fue profesor de fsica hasta su muerte, el 7 de abril de 1823.El postulado de la ley de charles es el que sigue: A presin constante, el volumen de una masa dada de gas varia directamente con la temperatura absoluta.La expresin matemtica de la ley de Charles es la siguiente:

LEY DE GAY LUSSAC.Louis Josep Gay-Lussac (1778-1850), qumico y fsico francs, es conocido en la actualidad por su contribucin a las leyes de los gases .en 1802, Gay- Lussac fue el primero en formular la ley segn la cual un gas se expande proporcionalmente a su temperatura (absoluta)si se mantiene constante la presin. Esta es conocida en la actualidad como ley de charles.El postulado para la ley de Gay Lussac establece:A volumen constante, la presin de un gas es directamente proporcional a la temperatura .La expresin matemtica para la ley de Lussac es la siguiente:

LEY COMBINADA DE LOS GASES.A partir de la ley combinada de los gases podemos calcular la forma como cambia el volumen, o la presin, o la temperatura, si se conocen las condiciones iniciales (P 1 V1 T1) y se conocen dos de las condiciones finales; es decir, dos de los tres parmetros: (P2 V2 T2)La expresin matemtica para la ley combinada de los gases es:

LEY GENERAL DEL ESTADO GASEOSOEl volumen ocupado por la unidad de masa de un gas ideal, es directamente proporcional a su temperatura absoluta, e inversamente proporcional a la presin que se recibe. Donde: PV =nRT o P1V1/T1=P2V2/ T2V = volumenn = constanteP = presinn= no. de moles o gramosR =constanteT = temperaturaR= 0.0821 (lts) (atm)/ KMol= 8.31 J/K mol

La combinacin de la Ley de Boyle y la Ley de Charles nos permite establecer una relacin matemtica entre el volumen, temperatura y presin de una muestra determinada de gas. Esta relacin queda formulada as:"La razn entre el producto Presin - Volumen y la Temperatura es una constante".

esta masa gaseosa puede expresarse en trminos de una condicin inicial y una condicin final:

que representa laecuacin general del estado gaseosoy en ella estn includos los tres parmetros que determinan el comportamiento de los gases, donde:P se expresa en atm, mmHg o psigT se expresa en kelvinsV se expresa en litros, sus mltiplos y submltiplos, cm3.

MASA MOLAR DE UN GAS Y LEY DE AVOGADRO

LEY DE AVOGADRO: Dalton no saba cuntos tomos de los distintos elementos formaban un compuesto en particular. La respuesta, no tardara en llegar. En 1811 Amadeo Avogadro, profesor italiano, estableci su importante ley:Si colocamos varios gases en recipientes del mismo tamao, a igual presin y temperatura, todos los recipientes contendrn igual nmero de partculas de gas.Esto hace posible, pesando los diferentes gases, comprobar que los tomos de uno tienen peso distinto al de otro. Conocidos los pesos relativos de los tomos individuales de, digamos, el hidrgeno y el oxgeno, es posible afirmar (usando las recetas de Dalton) que dos tomos de hidrgeno se combinan con uno de oxgeno para formar una molcula de agua (H2O), un compuesto. La idea de que los tomos se combinan segn proporciones fijas es la base de toda la qumica moderna, lo que ya hemos hablado.

Esta hiptesis, que fue enunciada en 1813 por el fsico italiano Amadeo Avogadro, afirma queen volmenes iguales de todos los gases, medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura, hay el mismo nmero de molculas.Por ejemplo, un litro de oxgeno y un litro de dixido de carbono, medidos ambos en las mismas condiciones de presin y temperatura, contienen el mismo nmero de molculas.En base a esta ley, se comenz a comparar las masas de dos molculas distintas, sin necesidad de saber cunto valen exactamente dichas masas. Si comparamos un litro de hidrgeno gaseoso y un litro de nitrgeno gaseoso, bajo las mismas condiciones de temperatura y presin, observaremos que el volumen de nitrgeno pesa 14 veces ms que el de hidrgeno, y como ambos volmenes tienen el mismo nmero de molculas, se puede concluir que el peso o masa atmica del nitrgeno es 14 veces la del hidrgeno.EL MOL:Los qumicos han definido una unidad muy conveniente para comparar la cantidad de partculas que contienen las muestras de sustancias con las que trabajan. Esta unidad recibe el nombre de mol y representa un nmero definido de molculas, tomos, iones, electrones, etc.De la definicin de mol se desprende que el mol de una sustancia pura contiene exactamente el mismo nmero de molculas que el mol de otra sustancia pura cualquiera.Es decir, un mol de metano contiene las mismas molculas que un mol de cido sulfrico, un mol de hidrgeno, etc.Este nmero, el nmero de partculas que contiene un mol, recibe el nombre de nmero de Avogadro y se representa por NA.El nmero de Avogadro tiene un valor de:NA = 6,02 10 molculas/molConocido este valor, se puede calcular el nmero de molculas que contiene una muestra cualquiera de una sustancia pura. Por ejemplo, un mol de agua equivale a 18 g de este compuesto. Por tanto, un litro de agua (1.000 g de agua) equivaldr a 1.000/18 = 55,55 moles. En consecuencia, el nmero e molculas que contiene un litro de agua ser:55,55 moles 6,02 10 molculas/mol = 3,34 105 molculasLEY DE DALTON O DE PRESIONES PARCIALES.John Dalton (1766-1844), qumico y fsico britnico, trabajo con eficacia para conseguir la unin entre el concepto de elemento qumico y las hiptesis atnicas antiguas, que sirvieron para desarrollar la teora atmica en la que se basa la ciencia fsica moderna.Su contribucin ms importante a la ciencia fue su teora de que la materia esta compuesta por tomos de diferentes masas que se combinan en proporciones sencillas para formar compuestos .Esta teora ,que Dalton formulo por primera vez en 1083 ,es la piedra angular de la fsica moderna .En 1808 se publico su obra Nuevo sistema de filosofa qumica,(obra que se publico en dos partes la primera en 1808 y la segunda en 1810)que inclua las masas atmicas de varios elementos conocidos en relacin con la masa del hidrogeno. Sus masas no eran totalmente precisas pero constituyen la base de la clasificacin peridica moderna de los elementos .Dalton llego a su teora atmica a travs del estudio de las propiedades fsicas del aire atmosfrico y de otros gases .En el curso de la investigacin descubri la ley conocida como ley de Dalton d las presiones parciales, segn la cual ,la presin ejercida por una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales que ejercera cada uno de los gases si el solo ocupara el volumen total de la mezcla.La ley de las presiones parciales que ejercera cada uno de los gases conocida como Ley de Dalton, establece: en una mezcla de gases, la presin total es igual a la suma de las presiones parciales.Ptoltal=P1+P2+P3

FRACCIN MOLARFraccin Molar(es un nmero puro, o sea, no tiene unidad).La fraccin molar de una solucin puede ser expresada de dos maneras: Fraccin molar del soluto. Fraccin molar del solvente.Lafraccin molar delsoluto(F1) es la relacin entre el nmero de moles del soluto (n1) y el nmero de moles de la solucin (n1+n2).Lafraccin molar delsolvente(F2) es la relacin entre el nmero de moles del solvente (n2) y el nmero de moles de la solucin (n1+n2).Siendo:F1= fraccin molar del soluto yF2= fraccin molar del solventen1= nmero de moles del soluto.n2= nmero de moles del solvente.n= nmero de moles de la solucin ( n1+ n2).La suma de la fraccin molar del soluto (n1) y de la fraccin molar del solvente (n2) es siempre igual a uno.F1+F2= 1El nmero de moles se obtiene a travs de la aplicacin de la relacin masa por mol.

LEY DE GRAHAM DE LA DIFUSINLos gases se difunden unos entre otros. El movimiento de las partculas de un gas a travs de otros gases se denomina difusin. Este fenmeno consiste en dejar escapar por un orificio un gas que est confinado en un recipiente, la envergadura de la difusin depende del tamao de las partculas.se puede cuantificar por medio de la ley de Graham, la cual establece que a una temperatura dada, las velocidades relativas de efusin son inversamente proporcionales a las races cuadrticas de sus densidades.

Se puede demostrar que a una temperatura y presin dada la densidad de un gas puro es proporcional a su peso molecular, obtenindose la ecuacin:

GASES REALESFACTOR DE COMPRESIBILIDAD

El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razn entre el volumen molar de un gas real (Vreal) y el correspondiente volumen de un gas ideal (Videal),

Y se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuacin de los Gases Ideales. Partiendo de esta definicin y recordando que

Sustituyendo en la definicin de Z:

Por lo tanto:

Es decir Z representa un factor de correccin para la ecuacin de los gases ideales. Con base en esto se encuentra tres tipos de comportamiento distintos:Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (altas temperaturas y bajas presiones).Z > 1, gases como el Hidrgeno y Nen, difcilmente compresibles (altas temperaturas y presiones).Z < 1, gases como el O2, Argn y CH4, fcilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones)

ECUACIN DE VAN DER WAALSLa ecuacin propuesta por Johannes Diderik Van Der Waals se basa en consideraciones de la teora cintica de los gases para lo que ,en el comportamiento ideal, a ha considerado nulo el tamao de las molculas ;de esta forma, cada una de ellas dispone de todo el volumen intermolecular(volumen a que se refiere la ecuacin de estado de los gases perfectos )es menor que el volumen total del gas.se resta, por ello al volumen real del gas del trmino correctivo.La presin que interviene en la formula de los gases ideales est originada por los choques moleculares no influenciados por la cohesin, ya que esta se considera nula en el comportamiento ideal de los gases. En un gas real las atracciones moleculares son apreciables y, en consecuencia, frenadas las molculas por la cohesin, chocan con menor velocidad contra las paredes.la presin que ejercera un mol de un gas sin cohesin seria la real (p)ms un trmino correctivo a/v2.siendo a un coeficiente caracterstico del gas.la ecuacin de Van Der Waals o ecuacin que determina el estado de los gases reales para un mol es:(p+)(v-b)=RTT es la temperatura absoluta y a yb parmetros caractersticos del gas que se determinan experimentalmente.TEORA CINTICA-MOLECULAR

En 1857, el fsico alemn R.Clausius desarrollo un modelo que pretenda explicar la naturaleza de la materia y reproducir su comportamiento.se conoce como teora cintico-molecular o teora cintica fue desarrollada inicialmente para los gases. Puede resumirse as:Los gases estn formados por partculas(tomos o molculas) que se encuentran a grandes distancias en comparacin con su tamao, por lo que el momento realmente ocupado por las molculas es despreciable frente al volumen total, es decir, la mayor parte del volumen ocupado por un gas es espacio vaco.Las molculas estn en un continuo movimiento aleatorio.se desplazan en lnea recta chocando entre si y contra las paredes del recipiente. Estos choques son elsticos, es decir, en el choque una molcula puede ganar energa y la otra perderla, pero la energa total permanece constante.Las fuerzas atractivas de cohesin entre las molculas, o fuerzas intermoleculares, son muy dbiles o nulas.La temperatura es proporcional a la energa cintica media de las molculas y ,por tanto ,a la velocidad media de las mismas.(ec=1/2m.v2)La presin ejercida por un gas es proporcional al nmero de choque por unidad de superficie de las molculas contra las paredes del recipiente que lo contiene.

UNIDAD III: TERMODINMICA, CALOR Y TRABAJO.CONCEPTOS FUNDAMENTALESSISTEMAS TERMODINAMICOS.Sistema Aislado: Es aquel que no intercambia ni materia ni energa con su entorno. Podra ser un gas cerrado en un recipiente de paredes rgidas lo suficientemente gruesas y son los causantes del diabetes como para considerar que los intercambios de energa calorfica sean despreciables ya que por hiptesis no puede intercambiar energa en forma de trabajo.Sistema Cerrado: Es en el que se puede intercambiar energa pero no materia con el exterior. Una lata de sardinas tambin podran ser en esta clasificacin.Sistema Abierto: En esta clase se incluyen la mayora de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Un vehculo motorizado es un sistema abierto, ya que intercambian materia con el exterior cuando es cargado, adems intercambia energa con el entorno.PROCESOS TERMODINMICOSProceso adiabtico: Se designa como proceso adiabtico a aquel en el cual el sistema(generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabtico que es adems reversible se conoce como proceso isentrpico.El trminoadiabticohace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima bastante a un lmite adiabtico. Otro ejemplo es la temperatura adiabtica de una llama, que es la temperatura que podra alcanzar una llama si no hubiera prdida de calor hacia el entorno. En climatizacin los procesos de humectacin (aporte de vapor de agua) son adiabticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar de que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.

Durante un proceso adiabtico, la energa interna del fluido que realiza el trabajo debe necesariamente decrecer.Es decir, que en este tipo de procesos se tiene queQ = 0. Que de acuerdo con la primera ley de la termodinmica, tenemos que:Q=U +WComo Q =0, entonces,U = -W.Esto quiere decir, que para un gas contenido en un cilindro provisto de un pistn, cuyas paredes no permiten la transferencia de calor al exterior, la variacin de energa interna es igual al trabajo, ya sea realizado por el sistema o sobre el sistema.Proceso isotrmico: En este proceso la temperatura permanece constante. Como la energa interna de una gas ideal slo es funcin de la temperatura, en un proceso isotrmico de un gas ideal la variacin de la energa interna es cero(U= 0)La curva hiperblica se conoce como isotrmica.De acuerdocon la primera ley de la termodinmica tenemos:Q =U +W.ComoU = 0, entonces,Q = WEste proceso se observa cuando en un pistnque contiene un gas, despus de suministrarle calor y producir cambios tanto en la presin como en el volumen su temperatura permanece constante.Proceso isobrico: Es un proceso termodinmico en el cual la presin permanece constante, en este proceso, como la presin se mantiene constante, se produce una variacin en el volumen y por tanto el sistema realiza trabajo o se puede realizar trabajo sobre el sistema.De acuerdo con la primera ley de la termodinmica, tenemos:Q = U +WLo que quiere decir que en un proceso de tipo isobrico tanto el calor transferido como el trabajo realizado ocasiona una variacin de la energa interna.PROCESO ISOMTRICOEn este proceso el volumen permanece constante, es decir que en este tipo de proceso el volumen no vara y por tanto el trabajo es igual a cero, lo que significa que W= 0.De acuerdo con la primera ley de la termodinmica tenemos:Q = U +WComo W=0, entoncesQ = UEquilibrio termodinmicoUn sistema est en equilibrio termodinmico cuando sus propiedades no tienden a variar con el tiempo(pues el tiempo no es una variable de estado).Para que un sistema material se encuentre en equilibrio termodinmico se requiere que en dicho sistema se den simultneamente los tres siguientes tipos de equilibrio:Equilibrio trmico: tanto el sistema como su medio circundante deben de estar a la misma temperatura(salvo en el caso de que se trate de un sistema aislado, en cuyo caso basta con que el sistema sea trmicamente homogneo, es decir que tenga igual temperatura en todos sus puntos)Equilibrio mecnico: la existencia de equilibrio mecnico implica la total ausencia de movimientos macroscpicos tanto del sistema en si como de este con relacin al medio circundante que le rodea(si hay movimientos macroscpicos tanto del sistema en si como de este con relacin al medio circundante que lo rodea,(si hay movimiento las propiedades varan en funcin del tiempo; este seria por ejemplo ,el caso de un gas encerrado en un cilindro provisto de un pistn que puede desplazarse libremente; si la temperatura se mantiene constante, el movimiento del pistn modifica el volumen del sistema, variando en consecuencia la presin)Equilibrio qumico: ello requiere que la composicin qumica del sistema permanezca constantemente(es decir, que no vari en funcin del tiempo)

PUNTO TRIPLE DE UNA SUSTANCIAUn punto triple es un punto donde se encuentran los limites de tres fases. Para el agua, el punto triple para la fase solida, liquida y de vapor esta a 4,6 torr y 0,01 C. En el punto triple, las tres fases(hielo, liquido y vapor)coexisten en equilibrio dinmico. un cambio en la temperatura o la presin aparejada la prdida de un de las fases.la ubicacin de un punto triple de una sustancia es una propiedad fija de esa sustancia y no puede alterarse cambiando las condiciones. el punto triple del agua se utiliza para definir el valor del kelvin; por definicin, hay exactamente 273,16 kelvin entre cero absoluto y el punto triple del agua. como el punto de congelacin normal del agua se encuentra a 0,01 K por debajo del punto triple,0c corresponde a 273,15 K.LEYES DE LA TERMODINMICALEY CERO DE LA TERMODINMICALa ley cero de la termodinmica: dos cuerpos separados que estn en equilibrio trmico con un tercer cuerpo, tambin estn en equilibrio trmico entre si.Esta ley nos indica que podemos medir la temperatura aprovechando el equilibrio trmico de los cuerpos, y estar seguros de que es independiente del material que intervenga. Si dos cuerpos separados a distintas temperaturas se ponen en contacto entre s ,se alcanzara un equilibrio trmico ,y se mantendr, cuando la temperatura sea igual en ambos cuerpos.PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICAEsta ley se expresa Como:Eint= Q - WCambio en la energa interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)Notar que el signo menos en el lado derecho de la ecuacin se debe justamente a que W se define como el trabajo efectuado por el sistema.Para entender esta ley, es til imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un mbolo mvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energa interna del gas estar dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el mbolo contra la presin atmosfrica.ENERGA INTERNALaenerga internade un sistema, es el resultado de laenerga cinticade lasmolculasotomosque lo constituyen, de su energa de rotacin y vibracin, adems de laenerga potencialintermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagntico y nuclear, que constituyen conjuntamente lasinteracciones fundamentales.Convencionalmente, cuando se produce una variacin de la energa interna sin que se modifique la composicin qumica del sistema, se habla de variacin de la energa interna sensible. Si se produce alteracin de la estructura atmica-molecular, como es el caso de lasreacciones qumicas, se habla de variacin de la energa internaqumica. Finalmente, en las reacciones defisinyfusinse habla de energa internanuclear.En todo sistemaaislado(que no puede intercambiar energa con el exterior), la energa interna se conserva (Primer Principio de laTermodinmica).Entermodinmicase deduce la existenciade una ecuacin de la forma

ENTALPALa Entalpa es la cantidad de energa de unsistematermodinmico que ste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reaccinqumicaapresinconstante, elcambiode entalpa del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reaccin. En uncambiode fase, por ejemplo de lquido agas, el cambio de entalpa del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporizacin. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpa por cada grado de variacin corresponde a la capacidad calorfica del sistema a presin constante. El trmino de entalpa fue acuado por el fsico alemn Rudolf J.E. Clausius en 1850. Matemticamente, la entalpa H es igual a U + pV, donde U es la energa interna, p es la presin y V es el volumen. H se mide en julios.H = U + pVCuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otrasfinales, se mide el cambio de entalpa ( H).H = Hf HiLa entalpa recibe diferentes denominaciones segn elproceso, as:Entalpa de reaccin, entalpa de formacin, entalpa decombustin, entalpa de disolucin, entalpa de enlace, etc.;

REACCIN EXOTRMICA Y ENDOTRMICADurante las reacciones qumicas puede producirse absorcin o liberacin de energa. Esto indica que tanto los reaccionantes como los productos contienen calor que es caracterstico de su masa. El contenido de calor es una medida de la energa que est acumulada por una sustancia durante su formacin.

Reacciones endotrmicas:son aquellas reacciones que absorben calor, lo que significa que la energa de las molculas de los productos (EP) es mayor que la energa de las molculas de los reaccionantes (ER).La reaccin para obtener N2O es un proceso endotrmico que requiere calor para unir al nitrgeno y el oxgeno, la cantidad de calor se representa en Kcal.2N2(g)+ O2(g)+ 39 Kcal2N2O(g).

Reacciones exotrmicas:son aquellas reacciones donde se libera calor, esto significa que la energa de las molculas de los productos (EP) es menor que la energa de las molculas de los reaccionantes (ER).

La combustin del metano es una reaccin de tipo exotrmico: CH4(g)+ 2O2(g)CO2(g)+ 2H2O(g)+ 213 Kcal.

ENTALPAS DE FORMACINLaentalpa de formacin(fH0) de un compuesto qumico es la variacin deentalpade la reaccin de formacin de dicho compuesto a partir de las especies elementales que lo componen, en su forma ms abundante. Por ejemplo, la entalpa de formacin delagua, formada porhidrgenoyoxgeno, sera equivalente a la entalpa de reaccin dehidrgeno diatmicoyoxgeno diatmico.As, la entalpa de formacin de un compuesto es la energa necesaria para formar un mol de dicho compuesto a partir sus elementos, medida, normalmente, en unas condiciones de referencia estndar, 1 atm de presin y una temperatura de 298 K (25C).Esta entalpa es negativa cuando se trata de una reaccin exotrmica, que desprende calor, mientras que es positiva cuando es endotrmica, y resulta nula para los compuestos diatmicos.

ENTALPAS DE REACCINLaentalpa de reaccin, que representa la variacin de energa de la reaccin, es la energa intercambiada en forma de calor con el entorno cuando se produce una reaccin a presin constante. Se mide eno ende la reaccin tal como est escrita su ecuacin qumica, o respecto a alguno de los compuestos que intervienen en la reaccin.ENTALPA DE REACCIN ESTNDARLa energa de reaccin estndar (representada por HrOes la diferencia entre la entalpa molar estndar de los reactivos y de los productos, con cada trmino de la reaccin siendo balanceado con su coeficiente estequiomtrico apropiado.ENTALPA DE FORMACIN ESTNDARLa entalpa de reaccin estndar (representada por HfO) de formacin (f), es el cambio de entalpa que acompaa a la formacin de un mol compuesto en su estado estndara partir de sus constituyentes elementales tambin en su estados estndar.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICALa segunda ley de la termodinmica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no de manera libre y espontanea.La segunda ley de la termodinmica pueden enunciarse de diferentes formas equivalentes, y tiene muchas aplicaciones practicas; desde el punto de vista de la ingeniera, la ms importante es la que nos permite determinar la eficiencia de las diferentes maquinas trmicas.A continuacin se expresa de forma simple la segunda ley de la termodinmica:No es posible construir una mquina capaz de convertir por completo, y de manera continua, la energa trmica en otras formas de energa.MAQUINA TERMICA.Por definicin la maquina trmica es:Un sistema cerrado que opera cclicamente y produce trabajo intercambiando calor a travs de sus fronteras. Tambin es considerada un dispositivo que convierte energa trmica en otras formas tiles de energa, como la energa elctrica o mecnica.En trminos generales una maquina trmica en un dispositivo que hace que una sustancia de trabajo recorra un proceso cclico durante el cual se absorbe calor de una fuente a alta energa.la maquina realiza un trabajo recorra un proceso cclico durante el cual se absorbe calor de una fuente a alta energa.la maquina realiza un trabajo y libera calor a una fuente de energa mas baja.Una maquina trmica tiene, en general, las siguientes caractersticas:Recibe calor de una fuente de energa alta (solar,nuclear,termoelctrica.)Convierte parte de la energa en trabajo (normalmente en la forma de eje rotacional.)Libera calor de desecho remanente hacia una fuente de baja energa(atmosfera ,rio, etctera.)Funcionan en un ciclo.CICLO DE CARNOT.Sadi carnot, cientfico francs(1796-1832),demostr que una maquina trmica que opere entre dos fuentes de calor, por medio de un ciclo ideal reversible, es las ms eficiente posible.Por lo general, una maquina ideal de este tipo, llamada maquina de carnot, establece que cuando el trabajo neto realizado por una sustancia de trabajo es conducida a travs de un ciclo, entre dos fuentes de energa, la eficiencia de la maquina es la mxima posible para la cantidad dada de calor.Por tento el teorema de carnot se enuncia de la siguiente forma:ninguna maquina real que opera entre dos fuentes de calor puede ser ms eficiente que una maquina de carnot, operando entre las dos mismas fuentesEFICIENCIA TERMICA.La fraccin de entrada de calor que se convierte en la salida de trabajo neto, es una medida de rendimiento de una maquina trmica que se denomina eficiencia trmica o simplemente eficiencia de una maquina trmica.se define como:la razn entre el trabajo neto realizado y el calor absorbido durante un cicloPor lo general, el rendimiento o la eficiencia se expresan tanto en trmino de la salida deseada como de la entrada requerida del la siguiente forma:Rendimiento=

FUNCIONAMIENTO DEL REFRIGERADOREl funcionamiento de un refrigerador o de una maquina frigorfica es el opuesto al de una maquina trmica.El funcionamiento del refrigerador es el resultado del estudio y aplicacin de los conocimientos que se tienen sobre los procesos trmicos. Su ciclo puede descubrirse en 4 etapas.Etapa 1: COMPRESION Y CALENTAMIENTO:En esta etapa el compresor comprime bruscamente al refrigerador en estado gaseoso y debido a esta accin se calienta. Una vez caliente se enva al condensador.Etapa 2:ENFRIAMIENTO Y CONDENSACION:El condensador esta formado por un tubo largo con muchas vueltas en forma de serpentn. Su funcin es enfriar el gas refrigerante caliente que entra a temperaturaT1, para ello,se transfiere su calor al aire de los alrededores calentndolo. Esto hace que se condense en parte y se obtenga una mezcla de vapor y liquido a una temperaturaT2.Etapa 3: EXPANSION Y ENFRIAMIENTO:La vlvula de expansin al dejar pasar vapor refrigerante a presin alta se expande bruscamente, lo que ocasiona que el gas se enfre aun ms (T3)y salga a baja presin.Etapa 4: CALENTAMIENTO Y EVAPORACION:El evaporador se localiza en el congelador. Al entrar en este la mezcla de vapor y liquido fro enfra lo que esta dentro del congelador, ocasionando que se caliente.ENTROPIALa entropa es un concepto fascinante, cuyas implicaciones y aplicaciones no se limitan al mbito tcnico y cientfico. El presente documento persigue la exposicin sinttica de algunos de los aspectos ms relevantes de una temtica que ha sido objeto de innumerables estudios. Se trata de una aproximacin, que de ninguna manera pretender ser exhaustiva pero que nos describe entre otras cosas, la definicin de la tercera ley termodinmica, la cual en la mayora de los textos modernos no aparece, por su aplicacin restrictiva a las sustancias cristalinas puras en el cero absoluto.UNIDAD IV: ELECTROQUIMICAELECTROLISISLa electrlisis es una reaccin qumica donde las sustancias que se encuentran disueltas en agua (disolucin) o fundidas son capaces de disociarse o ionizarse en sus componentes moleculares y/o atmicos constituyentes. La disociacin produce estructuras qumicas cargadas elctricamente, por lo que las disoluciones electrolticas se caracterizan por conducir la corriente elctrica. Ejemplo de reaccin electroltica: CaCO3 Ca+2 + CO3 -2.La Ley de Faraday, tambin conocida como Ley de induccin electromagntica de Faraday, se encuentra basada en los experimentos que realiz en 1831, el fisicoqumico britnicoMichael Faraday, sobre elelectromagnetismoy la transformacin de la energa elctrica en energa qumica, o lo que es lo mismo, la electroqumica.

La Ley de Faraday, dice que elvoltajeque se le induce a un circuito que se encuentra cerrado, es directamente proporcional a la velocidad con la que cambia el flujo magntico en el tiempo, el cual puede atravesar cualquier superficie, teniendo como lmite, o borde al propio circuito.De donde E, hace referencia al campo elctrico.dl, es el elemento infinitesimal de c (contorno o borde).B, hace referencia a la densidad de campo magnticoS, es la superficie.dA, viene dada por la ley para determinar las direcciones vectoriales, tambin conocida como ley de la mano derecha.Siempre que la superficie a integrar no cambie con respecto al tiempo se puederealizarla permutacin de la integral de superficie y la derivada temporal.

POTENCIALES ESTNDAR DE REDUCCINUna pila galvnica es una combinacin de dos electrodos y se considera que cada uno hace una contribucin caracterstica de la pila. Si bien no es posible medir la contribucin de un solo electrodo, podemos definir el potencial de unos de los electrodos como cero y sobre esa base asignarle valores a los restantes. el electrodo seleccionado es el electrodo estndar de hidrogeno. Una celda de Daniel que contenga una disolucin iones Cu2+ y Zn2+,a una concentracin de 1 de disolucin 25C o 298 k, manifestara un voltaje de 1.10 volts.la reaccin global de una celda electroqumica voltaica es la suma de dos reacciones de semicelda.Antes d construir una celda voltaica es posible predecir si su funcionamiento ser espontaneo y la cantidad de voltaje en condiciones estndar (1 atm,25 c 298 K , 1mol iones / Litro de disolucin).para lograr lo anterior, por convenio cientfico internacional se calculan los potenciales de diferentes electrodos asignado a un electrodo de hidrogeno un potencial estndar de reduccin (E)relativo igual a cero (E=0 volts)FUERZA ELECTROMOTRIZSe denomina fuerza electromotriz (FEM)a la energa proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente elctrica.Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro del positivo)de dicha fuente que sea capaz de bombear o impulsar las cargas elctricas a travs de un circuito cerrado. El FEM se mide en voltios (es la unidad derivada del SI para el potencial elctrico, fuerza electromotriz y el voltaje)PILAS SECASUnapila seca, tambin llamadapila de celda seca, es uno de los tipos depilas electroqumicasms utilizadas para suministrar energa elctrica a diferentes dispositivos sin necesidad de que se conecten a la red elctrica. Las pilas AAA, AA, las pilas de botn, pilas de 9 voltios o de petaca, etc., todas ellas son pilas secas. Tambin se puede llamarbatera secasi bien el trmino batera es especfico para denominar un conjunto de celdas electroqumicas unidas en serie y las pilas slo disponen de un celda. Las bateras suelen emplearse en dispositivos con un alto consumo elctrico dnde las pilas se quedan cortas.Las pilas secas se caracterizan y se diferencia de otros tipos de pilas y bateras en que los electrlitos, cuya reaccin genera la corriente elctrica que suministra la pila, se incorporanen polvo o en una pasta de bajo contenido en lquido. Por el contrario, las pilas de celdas hmedas tienen los electrolitos contenidos en un lquido.COMPOSICIN Y ESTRUCTURATodas las pilas secas tienen unos componentes bsicos. En el centro hay una barra llamada ctodoque normalmente est fabricada de carbono. Esta barra est recubierta de unapasta acuosa de electrolitos. Esta pasta puede estar fabricada con diferentes productos qumicos, como NH4Cl (cloruro de amonio) o MnO2(dixido de manganeso), dependiendo del tipo de pila (alcalina, zinc-carbono, etc.). A continuacin de la pasta de electrolitos hay una capa depapel, cartn o material sintticoque separa la capa ms externa, un cilindro metlico llamado nodo, fabricado normalmente de zinc.TIPOSLostipos de pilas secas ms comunesson la pila de zinc-carbono y la pila alcalina. La pila de zinc-carbono es ms barata pero de menor duracin que la pila alcalina. Un tipo menos popular de pila y muy poco usada hoy en da es la pila de ctodo de plata.Pila zinc-carbono: el ctodo es una barrilla de carbono, le rodea una mezcla compactada de carbono y xido de manganeso (MnO2). Esta mezcla est rodeada de una capa de papel que la separa del nodo situado en la capa ms externa. El nodo es una carcasa de zinc que contiene una pasta acuosa de cloruro de amonio (NH4Cl) y cloruro de zinc (ZnCl2).Pila alcalina: la mezcla del ctodo est formada por xido de manganeso y carbono y en el nodo hay una dispersin de polvo de zinc en un gel que contiene hidrxido de potasio. No se ha conseguido fabricar pilas alcalinas recargables.Las pilas de nquel-cadmio (Ni-Cd), las pilas nquel e hidruro metlico (Ni-MH) y las pilas de ion litio (Li-Ion) son pilas secas recargables. Las pilas de ion litio se han popularizado en forma de bateras en gadgets y tecnologa personal, como los telfonos mviles, debido a su alto rendimiento, bajo efecto memoria (se pueden recargar muchas veces sin que pierdan eficacia), poco peso y poco tamao. Las pilas Ni-Cd y Ni-MH se han popularizado en sustitucin de las pilas AAA y AA cundo se desea una fuente recargable; las pilas Ni-MH ofrecen muchas ventajas sobre las pilas Ni-Cd como el menor coste, mayor capacidad de carga, menor efecto memoria y menor contaminacin pero tiene una tasa de auto descarga ms elevada que las pilas Ni-Cd (alrededor del 30%).CMO FUNCIONAN?El nodo de una pila seca tiene dos terminales, uno es el polo positivo y otro el polo negativo. Cundo una carga se conecta a los terminales de la pila tiene lugar unareaccin qumica entre los electrolitos del nodo y los electrolitos del ctodoproduciendo una corriente de electronescon un voltaje nominal de 1,5 voltios. Esta electricidad es conducida a travs de un colector hacia el circuito del dispositivo conectado.Cada grupo de nodo-electrolitos-ctodo recibe el nombre de celda o clula electroqumica. Se pueden conectar varias de estas celdas dentro de una misma batera o conectando varias pilas en serie para producir un voltaje superior. La reaccin qumica que se produce en cada celda cundo se produce electricidad va consumiendo los reactantes hasta que estn agotados, momento en el que la pila ya no producir ms energa elctrica. Las pilas y bateras recargables se pueden conectar a un dispositivo especial que revierte la reaccin qumica permitiendo que la pila vuelva a funcionar.

BATERIA O ACUMULADOREl acumulador, comnmente conocido como batera es una de las partes importantes para el funcionamiento del sistema elctrico y en general del automvil.En la actualidad el desarrollo de la tecnologa automotriz cuenta con sofisticados accesorios que brindan muchas comodidades a los automovilistas y que no serian posibles si no se contara con el sistema elctrico, y sobre todo, con el acumulador.En rgimen normal, el acumulador se carga por la corriente producida por el alternador o generador.El acumulador realiza las siguientes funciones:1.Suministrar corriente para el arranque del motor2.Suministrar corriente cuando la demanda de esta excede a la que es capaz de entregar al sistema de carga.3.Estabilizar el voltaje del sistema durante el funcionamiento.4.Proporcionar toda la electricidad del vehculo mientras el motor no esta en marchaCONSTITUCIN Y FUNCIONAMIENTOEl acumulador est formado principalmente por una caja o cscara, que es el recubrimiento de plstico, color negro regularmente, cerrada hermticamente para evitar fugas de liquido de la batera (llamado electrolito) resistente al cido, a golpes leves, pero tambin ligera

BORNESLos bornes o terminales de las bateras regularmente se encuentran situados en la parte superior de la batera. Son postes en forma cnica redondeados, forjados en fro. Existe tambin otro tipo de bateras con bornes o terminales laterales con rosca hembra (internas).Los acumuladores con terminales superiores son menos problemticos, ya que los vapores de la gasificacinno se acumulan con facilidad, como en los acumuladores con terminales laterales, donde causan daos y corrosin. Otra desventaja de los acumuladores con terminales laterales consiste en la posibilidad de daar el alternador y el propio acumulador, cuando los cables se conectan equivocadamente y con ello se invierte la polaridad.Por otra parte, cada uno de los bornes o terminales corresponde a una polaridad positiva (+) o negativa (-) y se conectan a un circuito externo. Uno de estos bornes, el positivo, es de mayor tamao o dimetro para evitar que se haga una instalacin incorrecta al confundirlo con el borne negativo.En la parte interior de los bornes, sobre la superficie de la carga, se indican los smbolos en forma moldeada con el fin de identificar la polaridad al realizar la conexin. Una conexin invertida puede ocasionar una avera en el sistema elctrico.PLACASContienen el material activo sobre una rejilla plana. Las negativas cargadas contienen plomo esponjoso (Pb), que es de un color gris. Las placas positivas cargadas contienen perxido de plomo (PbO2), que es de un color marrn obscuro. Una cantidad similar de placas, ya sean negativas o positivas, se conecta a una barra para formar un grupo de placas. Cada grupo de placas va soldado a una brida. El material de la placa es seco y slido, pero poroso; de esta manera el electrolito no puede penetrar. Las rejillas son conductoras de la corriente generada por los materiales de la placa.Los grupos de placas estn unidos a una lmina de contacto del poste o varillas, en forma vertical y horizontal, y sirven para distribuir uniformemente la corriente.A la unin de cada uno de estos grupos, es decir a un grupo de placas positivas y otras negativas, interpuestas las unas con las otras, se les llama elemento. Por lo regular las placas negativas son una ms que las positivas, por ejemplo, un elemento de 17 placas consta de 8 positivas y 9 negativas. Pero an falta algo que evite posibles cortos entre las placas positivas y negativas. Esta funcin la cumplen los separadores, que son lminas delgadas que impiden el contacto entre una y otra placa para que el lquido (electrolito) pueda circular entre ellas. Estos separadores pueden ser fabricados de caucho micro poroso, fibra de vidrio, plstico, madera o cloruro de polivinilo (PVC). En la figura 3 se presenta la vista en planta de un grupo de placas (+ y -), y el ensamble de dos grupos de placas para formar un elemento de batera. Una batera est compuesta aproximadamente por seis de ellas.

ELECTROLITOOtro de los componentes elementales de la batera es el electrolito, el cual en una solucin o mezcla de agua con cido sulfrico. El acido sulfrico es la parte qumica activa de la solucin que reacciona con los materiales activos de las placas para producir electricidad.Conviene recordar, antes de conocer el proceso electroqumico, que una batera est formada por tres elementos de dos voltios de tensin cada uno ( 6 voltios de tensin total) o seis elementos con un total de 12 voltios.Cada elemento comprende dos series de placas (electrodos) Uno de los electrodos es de perxido de plomo y el otro de plomo esponjoso, como se mencion. Cuando un elemento est en funcionamiento, el cido reacciona con las placas y convierte la energa qumica en energa elctrica. En el electrodo de perxido de plomo se produce una carga positiva y en el de plomo esponjoso una carga negativa.La corriente elctrica pasa en el circuito de las placas negativas a las positivas y retoma al electrolito. Al persistir la reaccin qumica, en la superficie de ambos electrodos se forma sulfuro de plomo y el cido sulfrico se convierte en agua. Cuando las superficies de las dos placas se haya convertido totalmente en sulfatos, la batera se habr descargado. Si se carga de nuevo, los electrodos volvern a su estado primario y se regenerar el cido sulfrico. El proceso que se realiza durante la descarga y la carga del acumulador se muestra a continuacin.

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