La Energía
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La Energía Prof. Sergio Casas-Cordero E.
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La Energía. Prof. Sergio Casas-Cordero E. ¿Qué es Energía?. Proviene del Griego “ ενέργεία ” que significa “acción o trabajo”. Los físicos la definen como “la capacidad de realizar un trabajo”. La gran fuente energética del planeta es el Sol. - PowerPoint PPT Presentation
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La Energía
Prof. Sergio Casas-Cordero E.
Según los astrofísicos, a partir de la forma de usar la Energía, las civilizaciones extraterrestres, se pueden clasificar en tres tipos: tipo I, II y III. Esta forma de clasificación, se basa en que sólo hay tres fuentes de energías disponibles; del planeta, de la estrella y de la galaxia. Una civilización de tipo I es aquella que ha dominado todas las formas de energías terrestres y puede modificar las condiciones meteorológicas, explotar los océanos o extraer energías del centro del planeta. Sus necesidades energéticas son tan grandes que debe aprovechar los potenciales recursos de todo el planeta. Las civilizaciones de tipo II han dominado la energía estelar. Sus necesidades energéticas son tan grandes que han agotado los recursos planetarios y utilizan su propio sol para hacer funcionar sus máquinas. Las civilizaciones de tipo III han agotado la producción energética de una única estrella; obtienen su energía mediante el aprovechamiento de grupos de sistemas estelares de toda la galaxia, y para ello deben llegar a sistemas y grupos estelares vecinos, y posteriormente, evolucionar hasta convertirse en una civilización galáctica. ¿Dónde estamos ahora? Según los entendidos, en la actualidad somos una civilización de tipo cero. Esencialmente, usamos plantas muertas (carbón y petróleo) para activar nuestras máquinas, somos como unos niños dando nuestros primeros pasos, titubeantes y torpes, en el espacio.
(Cuba. Amanecer del Tercer Milenio, Fidel Castro Díaz-Balart, Editorial DEBATE - 2002)
¿Qué es Energía? Proviene del Griego “ενέργεία” que significa “acción o
trabajo”. Los físicos la definen como “la capacidad de realizar un
trabajo”. La gran fuente energética del planeta es el Sol. Los vegetales mediante la fotosíntesis transforman la
energía solar en energía Química. No puede crearse ni destruirse. Se manifiesta de muchas formas. Se transforma constantemente.
Origen de la Generación de electricidad de Chile y el Mundo(fuente CNE-2005 y IEA-2004)
Origen Hidroeléctrica Gas Natural Carbón Diesel Nuclear Otros
Chile 50.2 29.4 16.4 2.4 0 1.6
Mundo 16.1 16.6 39.8 6.7 15.7 2.1
Proyección de Emisiones de CO2 en el Mundo (fuente IEA 2007)
Matriz Generación Eléctrica Instalada SIC + SING (diciembre 2008) Fuente: CNE
Combustibles en la Producción de Energía en USA
Tendencias del crecimiento en la inversión de Generación de electricidad en USA
DIVERSIFICACIÓN DE LA MATRIZ: GOBIERNO CONCLUYE TRAMITACIÓN EN CONGRESO DE PROYECTO DE LEY QUE FOMENTA USO DE ENERGÍAS RENOVABLES NO CONVENCIONALES (ERNC)
Entre las modificaciones aprobadas está la que establece la obligación, para todas las empresas eléctricas, de inyectar a lo menos un 10% de su energía con medios renovables no convencionales. Para asegurar la efectiva materialización de estos proyectos energéticos, entre los años 2010 y 2014 la obligación será de 5%. A partir de esa fecha, este porcentaje se incrementará gradualmente en 0,5% anual, hasta llegar al 10% en el año 2024.
Marzo de 2008
La Energía en los Alimentos
Medición de la Energía consumida por una persona
Combustión de un alimento en un Calorímetro
Aporte energético de los alimentos
Comparación de la energía suministrada por un gramo de alimento
Una Caloría:
TERMOQUÍMICA
Prof. S. Casas-Cordero E.
El Calor:
Es la Energía que se intercambia entre un sistema y sus alrededores, como resultado de una diferencia de temperaturas. Se representa por Q.
La transferencia de Calor ocurre desde un cuerpo caliente a un cuerpo frío
Las moléculas (EE) de un cuerpo caliente poseen mayor Energía Cinética
El Calor (Q) Es una forma de Energía Se mide en unidades Caloría (Cal), Joule (J). Equivalencia:
1 Cal = 4,184 J1 Kcal = 4,184 KJ
1 BTU ≈ 252 Cal ≈ 1,054 KJ
Principio de la Conservación de la Energía
“La variación de energía en el Universo es cero”
ΔEUniverso = ΔESistema + ΔEAmbiente = 0
ΔESistema = - ΔEAmbiente
Los Sistemas materiales y la Energía
Sistema abierto: Puede intercambiar Energía y masa con los alrededores
Sistema cerrado: Puede intercambiar sólo Energía con los alrededores
Sistema aislado: No intercambia Energía ni masa con los alrededores
Calorimetría:
Medición del Calor transferido entre un sistema y su ambiente o alrededores.
Se mide en un dispositivo de paredes aisladas conocido como CALORÍMETRO.
Un Calorímetro es un pequeño Universo
Q = Ce x m x ΔT
El Calor Q, depende de:
La masa del sistema, m. La variación de temperatura que experimente
el sistema, ∆T. Una constante de proporcionalidad
(Capacidad calorífica), C.
Q = C x m x ∆T
Capacidad Calorífica:Es la cantidad de Calor necesaria para modificar un grado la temperatura de un sistema. Por ejemplo:
1. Capacidad calorífica molar:El sistema es un mol de sustancia.
2. Capacidad calorífica específica (Calor Específico):El sistema es un gramo de sustancia.
Calor Específico del agua:
1 Cal/g ºC = 1 Kcal/Kg ºC
4,184 J/g ºC = 4,184 KJ/Kg ºC
Calor Específico del agua:
Determinación del Calor Específico:
Q plomo = - 1,4x103 J
Q plomo = - Q agua
Q agua = mc∆TQ agua = 50 g x 4,184 J/g ºC x (28,8 – 22,0) ºC
Q agua = + 1,4x103J
Q Plomo = 150 g x c x (28,8 – 100,0 )ºC
c plomo = 0,13 J/g ºC
Q Plomo = mxcx∆T
Cº 100)(28,8x g 150
J1,4x10 - c3
Un calorímetro a presión constante
TermómetroAgitador
Aislante térmico
Solución
1.00 L de Na 2SO4 1.00 M 1.00 L de Ba(NO3)2 1.00 M
Capacidad calorífica específica de lasolución = 4.18 J/(oC g sln)
Densidad de la solución resultante = 1.0 g/mL
Ba 2+(ac) + SO4 2-(ac)
Ba SO4(sólido)
Un calorímetro a presión constante
1.00 L de Ba(NO3)2 1.00 M1.00 L de Na2SO4 1.00 M
Capacidad calorífica específica de lasolución = 4.18 J/(oC g sln)
Densidad de la solución resultante = 1.0 g/mL
Calcule el cambio de entalpía por cada mol formado de BaSO4. Suponga que toda la energía liberada es absorbida por la solución.
Ba 2+(ac) + SO4 2-(ac)
Ba SO4(sólido)
T inicial = 25.0 o CT final = 28.1 o C
Un calorímetro a presión constante
Tfinal > Tinicial: proceso exotérmico
(28.1- 25.0)oC (4.18 J/oC g sln) (1.0 g sln/mL) (2.00x103 mL)Qp = = -2.6x104 J /mol
1.00 mol BaSO4
Moles BaSO4(sólido) formados = 1.00 mol
H = Qp
Un calorímetro a presión constante
El Calor en lasReacciones Químicas
El Calor en las Reacciones Químicas se define como Entalpía y se entiende como el contenido calorífico de una reacción a presión constante.
La Entalpía se representa por H. En cualquier reacción sólo puede conocerse la
variación de Entalpía, ΔH.
ΔH = (HProductos – HReactantes)
Sentido del flujo del Calor
Las reacciones químicas, pueden ser clasificadas en:
EXOTÉRMICA: Aquellas que liberan calor al ambiente. Ej:
C(s) + O2(g) CO2(g) + 393,5 KJ/mol
Energía
C. RxC(s) + O2(g) CO2(g)
Reactantes
Productos
(EP – ER) < 0
EP
ER
Reacción Exotérmica
ENDOTÉRMICA: Aquellas que absorben calor del medio ambiente para realizarseEj.:2 C(s) + H2(g) + 228,2 KJ/mol C2H2(g)
Energía
C. Rx
Reactantes
Productos
(EP – ER) > 0
EP
ER
Reacción Endotérmica
2 C(s) + H2(g) C2H2(g)
Medición de la variación de Entalpía
Principio de la Conservación de la Energía.“La variación de energía en el Universo es
cero”
ΔEUniverso = ΔESistema + ΔEAmbiente = 0
ΔESistema = - ΔEAmbiente
Ejemplo
En un Calorímetro que contiene 4 Kg de agua a 25 °C, se combustiona un mol de gas metano, elevándose la temperatura del agua a 78,2 °C. ¿Cuánto calor liberó el metano?
Q = 4,184 J/g°C x 4000 g x (78,2 °C – 25 °C)
QCombustión = ΔHCombustión = - 890 KJ/mol
Q = 890 KJ (calor absorbido por el agua)
Calor de disolución:
Se entiende como el calor liberado o absorbido cuando se disuelve un mol de cierto soluto en una porción de solvente.
Puede ser medido en un Calorímetro, observando los cambios en la temperatura que experimenta una masa de solvente agua.
Q soluto + Q agua = 0
Se representa como variación de entalpía de disolución; ∆H disolución.
soluto de moldisolución Q ΔH
Sus unidades son KJ/mol
Resultados experimentales para:Hidróxido de sodio, NaOHCloruro de Amonio, NH4Cl
Tarea:
Graficar Q v/s m solutoEncontrar la ecuación de correlación y = mx + bDeterminar la masa de soluto para:a) Enfriar 100 g de agua en condición estándar
hasta 12 ºCb) Calentar 100 g de agua en condición
estándar hasta 28 ºC
