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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.

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La Energía

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Presentation Transcript


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.

  • 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)


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 J

    1 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∆T

Q agua = 50 g x 4,184 J/g ºC x (28,8 – 22,0) ºC

Q agua = + 1,4x103J

Q Plomo = mxcx∆T

Q Plomo = 150 g x c x (28,8 – 100,0 )ºC

c plomo = 0,13 J/g ºC


Un calorímetro a presión constante

Termómetro

Agitador

Aislante térmico

Solución


Un calorímetro a presión constante

1.00 L de Na 2SO4 1.00 M 1.00 L de Ba(NO3)2 1.00 M

Capacidad calorífica específica de la

solución = 4.18 J/(oC g sln)

Ba 2+(ac) + SO4 2-(ac)

Ba SO4(sólido)

Densidad de la solución resultante = 1.0 g/mL


Un calorímetro a presión constante

1.00 L de Na2SO4 1.00 M

1.00 L de Ba(NO3)2 1.00 M

Capacidad calorífica específica de la

solución = 4.18 J/(oC g sln)

Ba 2+(ac) + SO4 2-(ac)

Ba SO4(sólido)

Densidad de la solución resultante = 1.0 g/mL

T inicial = 25.0 o C

T final = 28.1 o C

Tfinal > Tinicial: proceso exotérmico

Calcule el cambio de entalpía por cada mol formado de BaSO4. Suponga que toda la energía liberada es absorbida por la solución.


Un calorímetro a presión constante

Moles BaSO4(sólido) formados = 1.00 mol

DH = Qp

(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


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


C. Rx

Energía

Reacción Exotérmica

Reactantes

ER

(EP – ER) < 0

Productos

EP

C(s) + O2(g)  CO2(g)


  • ENDOTÉRMICA: Aquellas que absorben calor del medio ambiente para realizarse

    Ej.:

    2 C(s) + H2(g) + 228,2 KJ/mol  C2H2(g)


C. Rx

Energía

Reacción Endotérmica

Productos

EP

(EP – ER) > 0

Reactantes

ER

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)

Q = 890 KJ (calor absorbido por el agua)

QCombustión = ΔHCombustión = - 890 KJ/mol


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.

Sus unidades son KJ/mol


Resultados experimentales para:Hidróxido de sodio, NaOHCloruro de Amonio, NH4Cl


Tarea:

Graficar Q v/s m soluto

Encontrar la ecuación de correlación y = mx + b

Determinar la masa de soluto para:

  • Enfriar 100 g de agua en condición estándar hasta 12 ºC

  • Calentar 100 g de agua en condición estándar hasta 28 ºC


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