TERMOQUMICAPREGUNTAS DE REPASO

1. Definir la energa. Cules son las dos maneras en que la materia puede poseer energa?

La energa se define generalmente como la capacidad para realizar un trabajo; es una capacidad que posee la materia que puede hacer que ocurran las cosas. De esta manera, cuando un objeto posee energa, puede afectar a otros objetos, haciendo que realicen un trabajo; es as, que los qumicos definen al trabajo como un cambio de energa que resulta de un proceso.La materia posee dos tipos de energa: la energa cintica y la energa potencial.La energa cintica es la que posee un objeto cuando est en movimiento y puede calcularse con la ecuacin: E=1/2(mv2), donde m es la masa del objeto y v su velocidad. Es as, que la energa cintica depende tanto de la masa como de la velocidad de un objeto. Por otro lado, la energa potencial es aquella que se encuentra almacenada y que posee un objeto debido a que es atrado o rechazado por algn otro objeto. Por ello, si un objeto no experimenta fuerzas atractivas o repulsivas, no tiene energa potencial alguna.

2. Si la energa potencial de un objeto disminuye cuando se aleja de otro, qu clase de fuerza, (atractiva o repulsiva) existe entre las dos?

Es una fuerza repulsiva, puesto que cuando los objetos que se rechazan y se separan, disminuye su energa potencial.

3. Enunciar la ley de la conservacin de la energa.

La ley de la conservacin de la energa establece que la energa no se puede crear ni destruir, solo puede transformarse de una forma a otra. Esta ley controla la energa durante los cambios fsicos y qumicos.

-La ley de la conservacin de la energa constituye el primer principio de la termodinmica y afirma que la cantidad total de energa en cualquier sistema aislado (sin interaccin con ningn otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energa puede transformarse en otra forma de energa. Por ejemplo, cuando la energa elctrica se transforma en energa calorfica en un calefactor. Dicho de otra forma: la energa puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro, pero en su conjunto permanece estable (o constante).

Esta ley es una de las leyes fundamentales de la fsica y su teora se trata de que la energa no se crea ni se destruye, nicamente se transforma, ello implica que la masa en ciertas condiciones se puede considerar como una forma de energa. La ley de conservacin de la energa afirma que:

1.-No existe ni puede existir nada capaz de generar energa.

2.-No existe ni puede existir nada capaz de hacer desaparecer la energa.

3.-Si se observa que la cantidad de energa vara siempre ser posible atribuir dicha variacin a un intercambio de energa con algn otro cuerpo o con el medio circundante.

4. Cul es el nombre que se le da algunas veces a las clases de energa potencial que tienen los productos qumicos, debido a las atracciones y repulsiones entre sus partculas subatmicas?

La energa potencial que poseen sustancias debido a las atracciones y repulsiones entre sus partculas subatmicas se llama a veces energa qumica. Cuando las sustancias qumicas se presentan cambios en la naturaleza de las atracciones (enlaces qumicos) entre sus tomos, de esta manera existen cambios en la energa qumica (energa potencial), y se observa cmo la energa es liberada o absorbida.

5. Un tomo de hidrgeno, es un protn y un electrn. Si electrn se retira de un tomo de hidrgeno, aumentar o disminuir su energa potencial? Explicar su respuesta.

En este caso la energa potencial aumenta debido a que como el protn y el electrn tienen cargas opuestas, tienden a atraerse; por ello, cuando se los separa su energa potencial aumenta.

6. Cuando uno arroja al aire una pelota, esta pierde velocidad segn se eleva, se detiene, luego se acelera cuando cae. Analizar este fenmeno en trminos de la EC y de la EP, de la pelota.

Cuando la pelota es arrojada al aire, su aceleracin aumenta y disminuye su velocidad hasta un punto donde la velocidad es nula; en este caso se videncia la energa cintica, pues la energa que va adquiriendo la pelota aumenta conforme aumenta o disminuye su velocidad, por ejemplo, cuando la pelota alcanza su altura mxima su energa cintica es cero debido a que la velocidad es nula. Por otro lado, si se quiere analizar la energa potencial que adquiere la pelota, se puede afirmar que mientras esta no haya alcanzado una determinada altura, no poseer energa potencial; sin embargo, a mayor altura que alcance, mayor ser su energa potencial, debido a que por teora se sabe que todos los cuerpos son atrados al centro de la tierra, es decir, hay atraccin ya al separarlos, la energa potencial aumenta.

7. Qu propiedad que puede ser medida en el laboratorio est relacionada con la rapidez con que se mueven las molculas de una sustancia? Especficamente, cul es dicha relacin?

En cualquier sustancia, ya sea un slido, lquido o gas, las partculas individuales de dimensin atmica se encuentran en movimiento constante. Es as que para cualquier grupo de estas partculas existe un valor promedio de energa cintica. La energa cintica de estas partculas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del objeto. Esto quiere decir que si un objeto est caliente, sus tomos y molculas tienen un promedio de energa cintica mayor, adems estas se mueven a mayor velocidad que los tomos y molculas de un objeto que se encuentra fro. 8. Cul es el origen de la energa potencial que poseen los tomos y otras partculas de tamao atmico?

La energa potencial se origina por las atracciones y repulsiones. Pues como se sabe los tomos estn formados por partculas cargadas electrnicamente que se atraen y repelen mutuamente. Los electrones y los ncleos poseen energa potencial, la cual depende de la distancia que haya entre ellos. Existen cambios en la energa potencial cuando los electrones se transfieren durante la formacin de iones y cuando los tomos comparten electrones durante la formacin de sustancias moleculares.

9. Qu es la energa calorfica? Por qu mecanismo fluye el calor de un objeto caliente a un objeto frio?

Laenerga calorfica (tambin energa calrica o energa trmica) es la manifestacin de la energa en forma de calor. En todos los materiales lostomos que forman sus molculas estn en continuo movimiento ya sea trasladndose o vibrando. Este movimiento implica que lostomos tengan una determinada energa cintica a la que nosotros llamamos calor o energa calorfica.El calor es energa cintica de los tomos y molculas. Cuando un objeto est caliente, la energa promedio de sus molculas es grande y contienen en su interior una gran cantidad de calor. Si es fro, la energa promedio es pequea y el objeto tendr menos calor en su interior.Cuando un objeto caliente est en contacto con uno fro, el calor fluye del caliente al fro, hasta que, finalmente ambos llegan a tener la misma temperatura. Si se pudiera observar a un nivel atmico la interfase entre los objetos calientes y fros, se vera un rpido movimiento de molculas en el objeto caliente y movimiento lento en las molculas en el fro. Al observar el fenmeno, se vera a las molculas ms rpidas de un lado chocar con las ms lentas del otro. Estos choques haran que las ms rpidas disminuyeran su velocidad y las ms lentas acelerarn en el otro lado; uno sera testigo de la transferencia de energa cintica desde el objeto ms caliente al ms fro, mediante los choques entre molculas. Finalmente, la energa cintica promedio de las partculas en ambos objetos es igual y tendrn la misma temperatura.

10. Cuando un objeto caliente se pon e en contacto con uno frio, el objeto caliente se enfra un poco, mientras que el frio se calienta un poco ms. Cmo es la cantidad de calor que pierde el objeto caliente con respecto a la cantidad de calor absorbido por el ms frio?

Cuando el calor fluye de un objeto caliente hacia otro ms fro, la cantidad de calor transmitida es igual a la cantidad de calor absorbida por el objeto ms fro. Por lo tanto, se cumple la ley de conservacin de la energa.

11. Los paquetes de frio instantneo pueden adquirirse en una farmacia. Contiene bolsas plsticas llenas de agua y un mpula llena de nitrato slido de amonio. Cuando se aplasta el mpula se disuelve el nitrato de amonio en el agua y segn reacciona la solucin, se vuelve fra. Cuando esta solucin reaccionas totalmente, aumenta o disminuye la energa de los iones (NH4+ y NO3-) y el agua. Explicar su respuesta.

12. Cul es la definicin de joule? Cuntos joules equivalen a 1 calora? Cuntos kilojoules equivalen a 1 kilocalora?

El joule puede ser definido de diferentes maneras: Laenerga cintica(movimiento) de un cuerpo con una masa de dos kilogramos, que se mueve con una velocidad de unmetropor segundo (m/s) en el vaco. El trabajo necesario para mover unacarga elctricade uncoulomba travs de una tensin (diferencia de potencial) de unvolt. Es decir, un volt-coulomb (VC). Esta relacin puede ser utilizada, a su vez, para definir la unidad volt. Eltrabajonecesario para producir unwattdepotenciadurante un segundo. Es decir, un watt-segundo (Ws). Esta relacin puede adems ser utilizada para definir el watt.

Otra definicin, quiz la ms aceptada, es que es la unidad en el sistema internacional SI para la energa y se deriva de la definicin de energa cintica. Un joule es igual a 1km2/s2 y corresponde a la cantidad de energa que posee una masa de 2 kg que se desplaza a una velocidad de 1 m/s.Equivalencias:

13. Qu es un ergio? Cuntos ergios equivalen a) a 1 joule y b) a 1 calora?

Elergioes la unidad de medida deenergaen el sistema de unidadesCGS(centmetro-gramo-segundo), su smbolo es erg. Se trata de una unidad utilizada principalmente enEstados Unidosy en algunos campos de ingeniera.Es una unidad de energa ms pequea, generalmente es muy usad en fsica

14. Cul es la definicin de capacidad calorfica? Cul es la definicin de calor especfico? Definir las unidades para cada una de ellas.

-La capacidad calorfica es definida como la cantidad de calor necesaria para cambiar la temperatura de un objeto en 1C. Asimismo, es una propiedad extensiva, lo que significa que su magnitud depende del tamao de la muestra. Sus unidades son:

-El calor especfico es definido como la cantidad de calor necesario para elevar 1C la temperatura de 1 g de sustancia. Tambin es definida como aquella magnitud escalar que indica la cantidad de calor que debe suministrarse a la Unidad de masa de una sustancia para que su temperatura en un grado. El calor especfico es una caracterstica de cada materialSus unidades son:

15. Por qu razn tiene el mar una influencia moderadora sobre la temperatura de las masas de tierra a lo largo de sus costas?

El elevado calo especfico del agua modera los efectos que ejerce el mar sobre el clima. Estas grandes masas de agua se enfran con mayor lentitud en invierno que las grandes extensiones de tierra; de esta manera el aire que llega a la Tierra despus de pasar sobre el mar nunca estar tan fro como el aire que ha pasado sobre las grandes extensiones de tierra. Similarmente en verano, el aire cerca del mar estar tan caliente como el aire de la parte central de los continentes, porque el mar se calienta ms lentamente que las grandes extensiones de tierra. 16. Qu es un calormetro? Qu es un calormetro de bomba?

El calormetro es un aparato que se utiliza para medir el calor de reaccin. Actualmente, el calor se mide en joules. Tambin es definido como aquel recipiente trmicamente aislado que se utiliza para determinar el calor especfico de un slido o lquido cualquiera; para ello, se sigue el siguiente procedimiento: El cuerpo cuyo calor especfico se desea calcular se calienta hasta una temperatura superior a la del calormetro y el lquido que contiene. El cuerpo as calentado se sumerge en el lquido que contiene el calormetro, de manera que el lquido y el calormetro se calientan mientras que el cuerpo sumergido se enfra. Al final todo el sistema queda a una sola temperatura, llamada temperatura de equilibrio. Si se desprecia las prdidas de calor con el medio ambiente, se puede decir entonces que el calor perdido por el cuerpo caliente es igual al calor ganado por el calormetro y lquido contenido en l.El calormetro de bomba es utilizado para estudiar reacciones exotrmicas que solo se inician cuando se aplica calor; tales reacciones son por ejemplo la combustin de CH4 con O2 y la reaccin de H2 con el O2. El aparato consiste en un recipiente de acero (bomba) donde se colocan los reactivos. La bomba se sumerge en un bao aislado en el que hay un agitador y un termmetro. Se mide la temperatura inicial del bao y luego se inicia la reaccin mediante un calentador de alambre colocado dentro de la bomba. El bao y la bomba absorben el calor generado por la reaccin haciendo que la temperatura se eleve en todo el aparato. A partir del cambio de temperatura y la capacidad calorfica del aparato medida previamente es posible calcular la cantidad de calor liberado en la reaccin.

17. Definir los trminos siguientes:

a) alrededores o medio: es todo aquello que limita al sistema y se encuentra por fuera de este.b) Sistema: es parte del universo sometida al estudio.c) estado de un sistema: es el nmero mnimo de variables con el que se puede identificar a un sistema.d) cambio isotrmico: es el cambio llevado a cabo en un sistema aislado del medio, de manera que no fluye calor alguno entre ellos. Durante este cambio, cambia la temperatura del sistema; aumenta si la reaccin es exotrmica y disminuye si la reaccin es endotrmica.e) cambio adiabtico: el cambio ocurre en un sistema que no est aislado del medio, de esta manera puede fluir calor entre ellos y es posible mantener el sistema a temperatura constante mientras ocurra la reaccin.

18. Si hubiera una disminucin de energa potencial total en un sistema de sustancias qumicas cuando experimentan una reaccin, cul ser el cambio de energa cintica promedio de las partculas del sistema si la reaccin se lleva acabo a) isotrmicamente y b) adiabtico?

a) Si la reaccin se lleva a cabo isotrmicamente, ocurre que cuando no hay cambio de temperatura, entonces no hay variacin de energa.b) Si la reaccin se lleva a cabo adiabticamente se puede afirmar que como no el calo no fluye, entonces el calor es cero: Q=0.

19. Cuando se utiliza un calormetro del tipo taza de caf para medir el calor de reaccin, se est llevando a cabo la reaccin isotrmica o adiabtica?

En este caso se estara llevando a cabo una reaccin cuasiadiabtica, debido a que la reaccin no est por completo aislada del medio, pero a la vez fluye un poco de calor.

20. Qu es una funcin de estado? Por qu deber un cambio de energa de una reaccin ser una funcin de estado, siempre que el cambio ocurra entre los dos mismos estados?

Una funcin de estado es una cantidad cuyo valor depende solamente del estado actual del sistema y no depende de los antecedentes de este. Se puede decir tambin que solo depende del estado inicial y final del proceso.

21. Cmo se representara simblicamente un cambio en volumen de un sistema? (Utilizar V para representar el volumen)

22. Por qu no se puede calcular o medir la energa cintica total de un objeto? Qu sera necesario conocer para poder determinar la energa potencial total de un objeto?

No se puede calcular la energa cintica total de un objeto porque no se sabe en realidad qu tan rpido de mueven las molculas del sistema.Para poder determinar la energa potencial total de un objeto es necesario contar todas las atracciones y repulsiones llevadas a cabo por las molculas del sistema.

23. Qu es una mquina de movimiento continuo? Por qu no es posible?

Es una mquina que realiza un trabajo continuo sin necesidad de energa exterior que la impulse. Una de estas mquinas lograra crear energa de la nada, sera la fuerza de trabajo ms barata que uno pudiera imagina.

La mquina de movimiento continuo es una mquina hipottica que sera capaz de continuar funcionando eternamente, despus de un impulso inicial, sin necesidad de energa externa adicional. Dado que los principios de la termodinmica son algunos de los ms comprobados y estables a lo largo de siglos de la fsica, las propuestas de movimiento perpetuo serias son siempre desdeadas. Con frecuencia, este tipo de mquinas son utilizadas por los fsicos como una forma de poner a prueba sus conocimientos, demostrando, sin utilizar la termodinmica, que no puede funcionar. Esta mquina no es posible porque viola tericamente las leyes de la termodinmica:Primaraley: Conservacin de la energa. La energa no se crea ni se destruye.Segunda ley: "No existe unprocesocuyo nico resultado sea la absorcin decalorde una fuente y la conversin ntegra de este calor en trabajo".

24. Enunciar la suma de calor de la ley de Hess.

La ley de Hess de la suma de calor afirma: es posible observar algn cambio total como el resultado neto de una secuencia de etapas, y el valor neto de H para el proceso total es la suma de todos los cambios de entalpa a lo largo del proceso. 25. Qu es una ecuacin termoqumica? Por qu se permiten coeficientes fraccionarios en las ecuaciones termoqumicas?

Las ecuaciones termoqumicas son aquellas en la que se representan los cambios materiales y energticos que ocurren en las reacciones qumicas. En ellas se muestra el estado de agregacin de cada sustancia que interviene en la reaccin y el balance energtico del proceso indicado generalmente como la variacin de entalpa.Se permiten coeficientes faccionarios porque un coeficiente de se toma como 1/2m mol, a diferencia de las ecuaciones qumicas ordinarias, que evitan el uso de coeficientes fraccionarios, ya que stos carecen de sentido a nivel molecular, porque no es posible tiene medio tomo o molcula y mantener la identidad de la especie qumica.