REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

U.E. EVELIA AVILAN DE PIMENTEL

MARACAIBO, EDO. ZULIA

INTEGRANTES:

LUZ GOMEZ

MARIA LEAL

ORANGEL MONTIEL

ELVER PAZ

JEISON FERRER

GRADO: 4to SECCIÓN: “F”

PROF.: ANAYS MENDEZ P.

MARACAIBO, FEBRERO DE 2015

CAMBIO DE FASES, REACCIONES QUÍMICAS Y ENERGÍA CALÓRICA

INDICE

INTRODUCCIÓN

1. Defina los siguientes términos a) Fases b) Sistemas abiertosc) Sistemas cerradosd) Sistemas adiabáticos e) Sistemas biológicos f) Energía calórica y sus unidadesg) Cambios de estadosh) Cambios de fasesi) Cambios químicos j) Calor k) Calor de reacción l) Calor especifico m) Ley de la termodinámica n) Contenido calórico o entalpía o) Entalpía de enlace p) Reacciones exotérmicas y endotérmicas q) Ley de Hessr) Extintores

2. Explique los componentes, propiedades y variables de un sistema.3. Explique la energía asociada a los cambios de fases. 4. Explique las curvas de calentamiento y enfriamiento. De ejemplos.5. Explique las reglas de las fases.6. Explique el equilibrio liquido – vapor. 7. Calores de cambios de fases y sus usos tecnológicos.8. Explique los diagramas entalpícos. 9. Explique la clasificación de los calores de reacción y las implicaciones de

estos. 10.Explique la energía de enlace.11. Uso de la energía calórica asociada a las reacciones químicas. 12.Explique las clases de fuegos o incendios y con qué tipo de extintores se

combaten.

CONCLUSIÓN

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este trabajo es el estudio de los cambios de fase, las reacciones

químicas, ¿qué es la energía calórica? y el estudios de sus beneficios, los

cambios físicos que se dan gracias a ella y el aprovechamiento de la misma. Algo

que se ha explicado de una forma amena y sencilla que va a despertar el interés y

la curiosidad de todos aquellos que guste leerlos.

1. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS

a) FASES

Son porciones homogéneas de un sistema que pueden diferenciarse físicamente y

separarse mecánicamente.

b) SISTEMA ABIERTO

Es aquel sistema que intercambia materia y energía con sus alrededores. Un

ejemplo de sistema abierto es un líquido colocado en un recipiente abierto a la

atmósfera.

c) SISTEMA CERRADO

Es un sistema que puede recibir o ceder energía, pero no puede intercambiar

materia. Un ejemplo de sistema cerrado puede ser un recipiente cerrado al cual se

le aplican variaciones de temperatura. El ganará o perderá energía, pero su masa

permanecerá constante.

d) SISTEMA ADIABÁTICO

Se designa como proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente,

un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso

adiabático que es además reversible se conoce como proceso isoentrópico. El

extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando

que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.

e) SISTEMA BIOLÓGICO

Un sistema biológico (o sistema orgánico) es un conjunto de órganos y estructuras

similares que trabajan en conjunto para cumplir alguna función fisiológica en un

ser vivo.

f) ENERGÍA CALÓRICA

La energía calórica, también denominada energía térmica, es aquella que poseen

los cuerpos, cada vez que son expuestos al efecto del calor. Es producida por el

aumento de la temperatura de los objetos. Puede ser obtenida de la naturaleza o

del sol.

Sus unidades

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional de Unidades es la

misma que la de la energía y el trabajo: el Joule.

Otra unidad ampliamente utilizada para medir la cantidad de energía térmica

intercambiada es la caloría (cal), que es la cantidad de energía que hay que

suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura 1 °C. Diferentes

condiciones iniciales dan lugar a diferentes valores para la caloría. La caloría

también es conocida como caloría pequeña, en comparación con la kilocaloría

(kcal), que se conoce como caloría grande y es utilizada en nutrición.

1 kcal = 1000 cal

Las unidades más habituales de calor específico son J / (kg · K) y cal / (g · °C).

El calor específico de un material depende de su temperatura; no obstante, en

muchos procesos termodinámicos su variación es tan pequeña que puede

considerarse que el calor específico es constante. Asimismo, también se

diferencia del proceso que se lleve a cabo, distinguiéndose especialmente el "calor

específico a presión constante" (en un proceso isobárico) y "calor específico a

volumen constante (en un proceso isocórico).

g) CAMBIOS DE ESTADO

Los cambios de estado de un elemento o sustancia son posibles gracias a la

fusión que es el paso de una sustancia sólida a estado líquido. Esto se logra

cuando el calor vence, en parte, a las fuerzas de atracción que mantienen unidas

las moléculas del sólido, la energía calórica aumenta la velocidad de las moléculas

de un sólido haciendo que éstas pierdan su orden inicial.

h) CAMBIOS DE FASES

Los cambios de fase son cambios físicos que se distinguen porque cambia el

orden molecular; en la fase sólida las moléculas alcanzan el máximo

ordenamiento, y en la fase gaseosa tienen el mayor desorden. Los cambios de

fase, o las transformaciones de una fase a otra, se presentan cuando se agrega o

se quita energía (casi siempre en forma de calor).

i) CAMBIOS QUÍMICOS

Es el proceso durante el cual, las sustancias iniciales pierden sus propiedades

para dar origen a otras sustancias con propiedades diferentes. A veces estos

cambios pueden ser instantáneos o pueden durar mucho tiempo.

j) CALOR

Se define como la transferencia de energía térmica que se da entre diferentes

cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas

temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor

significa transferencia de energía.

k) CALOR DE REACCIÓN

Cambio de energía cuando cantidades estequiométricas de sustancias dadas

reaccionan por completo.

l) CALOR ESPECÍFICO:

Es la cantidad de calor necesaria para aumentar en 1ºC la temperatura de 1 gr de

sustancia y se simboliza con (Ce).

m) LEY DE LA TERMODINÁMICA

La termodinámica (del griego termo, que significa "calor" y dinámico, que significa

"fuerza") es una rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el

calor. Específicamente, la termodinámica se ocupa de las propiedades

macroscópicas (grandes, en oposición a lo microscópico o pequeño) de la materia,

especialmente las que son afectadas por el calor y la temperatura, así como de la

transformación de unas formas de energía en otras.

Las Leyes Termodinámicas pueden expresarse de la siguiente manera:

Ley Cero de la Termodinámica

Primera Ley de la Termodinámica

Segunda Ley de la Termodinámica

Tercera Ley de la Termodinámica

n) CONTENIDO CALÓRICO O ENTALPÍA:

Es el contenido calórico de una sustancia y se representa con la letra H. La

variación de entalpía en un sistema químico, H, es igual a la entalpía de los

productos resultantes, H2, menos la entalpía de los productos reaccionantes, H1.

H = H2 – H1

o) ENTALPIA DE ENLACE

Cuando se forma un enlace químico estable se desprende una cierta cantidad de

energía, que será la misma cantidad de energía que se debe aportar

posteriormente para romper el enlace formado. A esta energía se la denomina

entalpía de enlace (si tiene lugar a presión constante) o, más coloquialmente,

energía de enlace.

p) REACCIONES EXOTÉRMICAS Y REACCIONES

ENDOTÉRMICAS:

REACCIONES EXOTÉRMICAS

Son aquellas reacciones donde se libera calor, esto significa que la energía de las

moléculas de los productos (EP) es menor que la energía de las moléculas de los

reaccionantes (ER). La combustión del metano es una reacción de tipo

exotérmico:

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) + 213 Kcal.

REACCIONES ENDOTÉRMICAS

Son aquellas reacciones que absorben calor, lo que significa que la energía de las

moléculas de los productos (EP) es mayor que la energía de las moléculas de los

reaccionantes (ER). La reacción para obtener N2O es un proceso endotérmico

que requiere calor para unir al nitrógeno y el oxígeno, la cantidad de calor se

representa en Kcal.

2N2(g) + O2(g) + 39 Kcal 2N2O(g)

q) LEY DE HESS:

Ley que afirma que la variación de entalpía asociada a una reacción química es la

misma tanto si la reacción se verifica en una sola etapa, como si tiene lugar en

varias; sólo depende del estado inicial y del estado final del sistema reaccionante,

y no de los posibles estados intermedios. Fue enunciada en 1840 por el químico

ruso Germain Henry Hess. También se conoce como ley de aditividad de las

entalpías de reacción. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación

de la energía y es muy útil para determinar la variación de entalpía de una

reacción que sea difícil de llevar a cabo en una sola etapa.

r) EXTINTOR

Un extintor, extintor de fuego, o matafuego es un artefacto que sirve para apagar

fuegos. Consiste en un recipiente metálico (bombona o cilindro de acero) que

contiene un agente extintor de incendios a presión, de modo que al abrir una

válvula el agente sale por una boquilla (a veces situada en el extremo de una

manguera) que se debe dirigir a la base del fuego. Generalmente tienen un

dispositivo para prevención de activado accidental, el cual debe ser deshabilitado

antes de emplear el artefacto.

2. EXPLIQUE LOS COMPONENTES, PROPIEDADES Y VARIABLES DE UN

SISTEMA.

Componentes:

Los componentes son metales puros, compuestos o ambos, de los cuales se

compone una aleación. En un sistema pueden estar presentes uno o más

componentes. Por ejemplo; un sistema conformado por un componente sería un

vaso con aceite. Si se coloca en el mismo recipiente, vinagre, el sistema estará

conformado por 2 componentes: aceite y vinagre. Los componentes pueden

encontrarse en estado gaseoso, líquido o sólido, en el ejemplo ambos

componentes se presentan en estado líquido y conforman 2 fases.

Variables y propiedades:

Las variables que tienen relación con el estado interno de un sistema, se llaman variables termodinámicas o coordenadas termodinámicas, y entre ellas las más importantes en el estudio de la termodinámica son:

- La masa- El volumen- La densidad- La presión- La temperatura

En termodinámica es muy importante estudiar sus propiedades, las cuáles

podemos dividirlas en dos:

Propiedades intensivas: son aquellas que no dependen de la cantidad de

sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que su valor permanece

inalterado al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este

motivo no son propiedades aditivas.

Propiedades extensivas: son las que dependen de la cantidad de sustancia

del sistema, y son recíprocamente equivalentes a las intensivas. Una

propiedad extensiva depende por tanto del «tamaño» del sistema. Una

propiedad extensiva tiene la propiedad de ser aditiva en el sentido de que si

se divide el sistema en dos o más partes, el valor de la magnitud extensiva

para el sistema completo es la suma de los valores de dicha magnitud para

cada una de las partes.

Algunos ejemplos de propiedades extensivas son la masa, el volumen, el peso,

cantidad de sustancia, energía, entropía, entalpía, etc. En general el cociente

entre dos magnitudes extensivas nos da una magnitud intensiva, por ejemplo la

división entre masa y volumen nos da la densidad.

3. EXPLIQUE LA ENERGÍA ASOCIADA A LOS CAMBIOS DE FASES.

Las moléculas de un sólido están en posiciones fijas, poseen poca energía

cinética lo que trae como consecuencia un estado de orden casi total y el

movimiento es por vibración. Al suministrar energía calórica a un sólido trae como

consecuencia que las moléculas aumenten su energía cinética y por lo tanto

aumenten su velocidad, perdiéndose el orden inicial, pasando a un estado de

mayor desorden, la fase liquida. Si continuamos suministrando energía calórica, la

energía cinética y el desorden molecular aumentan, pasando a la fase gaseosa.

Se denomina fusión al paso de una sustancia desde la fase solida hasta la fase

liquida por acción de la energía calórica. El calor vence en parte a las fuerzas de

atracción que mantiene unida las moléculas del sólido. Esta cantidad de calor

absorbido por el sólido se denomina calor de fusión. Cuando la cantidad de

sustancia que se considere es de un mol, el nombre que recibe es el de calor

molar de fusión, el cual es característico para cada sustancia. Por ejemplo, para el

agua tiene un valor de 1440cal/mol para el cobre es de 3110cal/mol.

4. EXPLIQUE LAS CURVAS DE CALENTAMIENTO Y ENFRIAMIENTO. DE

EJEMPLOS.

Curva de calentamiento

Cuando un sólido se calienta se convierte en líquido, si se sigue calentando, el

líquido pasa a vapor. Si las variaciones de temperatura que experimenta un

sistema, que se encuentra inicialmente en la fase sólida, se presentan en función

del tiempo que se ha utilizado para producir el cambio de estado, se obtiene una

gráfica llamada curva de calentamiento. La siguiente figura representa una gráfica

de calentamiento típica.

Curva de enfriamiento

Utilizando un sistema parecido al anterior, se pueden representar las variaciones

de temperatura de una sustancia a la cual se le sustrae calor en función del

tiempo. Al gráfico obtenido se denomina Curva de Enfriamiento y su modelo típico

se ilustra en la siguiente figura.

5. EXPLIQUE LAS REGLAS DE LAS FASES.

Mediante una regla sencilla que Gibbs dedujo originalmente, puede predecirse

información útil en lo que respecta a los equilibrios de fases:

f = c – p + 2

Donde (c) es el número de componentes y (p) es el número de fases presente en

un sistema. El número de grados de libertad (f) proporciona el número de variables

(presión, temperatura y composición) que debe fijarse para describir

completamente al sistema.

Por ejemplo, en un gas puro, se tiene un solo componente y una sola fase, de

modo que f = 2. Esto significa que para describir completamente al sistema, sólo

tienen que conocerse dos de las tres variables P, V y T. La tercera variable puede

calcularse a partir de las ecuaciones de estado.

Si se considera el diagrama de fases del agua, en la región de la fase pura (sólido,

líquido o gas), de nuevo se tienen dos grados de libertad, lo cual significa que la

presión puede variarse independientemente de la temperatura. Sin embargo, a lo

largo de las fronteras sólido-líquido, líquido-vapor o sólido-vapor, f= 1, en

consecuencia, para cada valor de presión, sólo puede haber un valor específico de

temperatura.

Por último, el punto triple, tiene 3 fases y el resultado de la ecuación es cero, es

decir, el sistema está fijado totalmente y no es posible variación alguna.

A diferencia de lo anterior, cuando existe más de un componente, por ejemplo,

una solución binaria y las fases líquido-vapor están en equilibrio, la regla de las

fases queda de la siguiente forma: f = 4-2 = 2. Como la temperatura es fija,

cualquiera de una de las variables presión, fracción molar en el líquido o fracción

molar en el gas es suficiente para describir el sistema.

6. EXPLIQUE EL EQUILIBRIO LIQUIDO – VAPOR.

Si un recipiente cerrado, en el que previamente se ha hecho vacío, se llena

parcialmente con una sustancia líquida A, ésta se evaporará parcialmente, (si está

en cantidad suficiente para que el proceso no sea total), de modo que se

alcanzará finalmente un estado de equilibrio en el que la presión reinante en el

recipiente es la presión de vapor de la sustancia a la temperatura considerada, 

. Existen tablas en las que se pueden encontrar directamente las presiones de

vapor de sustancias puras a diversas temperaturas. También puede estimarse

mediante fórmulas empíricas, como la de Antoine:  ,

estando tabulados los coeficientes A, B, y C para muchas sustancias.

Supóngase ahora un recipiente lleno de líquido A a una temperatura T0, de modo

que una de sus paredes es móvil. Si la presión externa sobre ella es P ~(   y se

le aporta calor, se aumentará la temperatura del líquido y su presión de vapor, de

modo que ambas presiones tienden a igualarse. Cuando eso sucede se formará la

primera burbuja de vapor, es decir, comienza la ebullición. La temperatura a la

cual se igualan ambas presiones es el punto de ebullición a la presión P. Si ésta

es 1 atm tendremos el punto de ebullición normal. Si se sigue aportando calor,

esta temperatura permanece constante entre tanto haya líquido, aumentando de

nuevo cuando toda la sustancia esté en fase gaseosa.

7. CALORES DE CAMBIOS DE FASES Y SUS USOS TECNOLÓGICOS:

El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para

cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor

de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se

invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura.

Desde antiguo se usaba la expresión calor latente para referirse al calor de fusión

o de vaporización. Latente, en latín, quiere decir escondido, y se llamaba así

porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de

fase (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea proviene de la

época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida denominada

calórico. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia no cambia de

fase y aumenta la temperatura, se llama calor sensible.

Es importante saber que cada materia tiene un calor latente distinto; cada

sustancia tiene sus propios calores latentes de fusión y vaporización.

Agua:

de fusión: 334 kJ/kg (79,7 kcal/kg) a 0 °C;

de vaporización: 2257 kJ/kg (538,7 kcal/kg) a 100 °C.

Amoníaco:

de fusión: 753 kJ/kg (180 kcal/kg) a −77,73 °C;

de vaporización: 1369 kJ/kg (327 kcal/kg) a −33,34 °C.

8. EXPLIQUE LOS DIAGRAMAS ENTALPÍCOS:

Los diagramas entálpicos representan las variaciones de la entalpía, cambios de

niveles de energía de un sistema.

Entalpía es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula,

cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida

por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema

intercambia con su entorno.

9. EXPLIQUE LA CLASIFICACIÓN DE LOS CALORES DE REACCIÓN Y

LAS IMPLICACIONES DE ESTOS:

Se clasifican en endotérmico y exotérmico.

Endotérmica: son aquellas reacciones que absorben calor, lo que significa que la

energía de las moléculas de los productos (EP) es mayor que la energía de las

moléculas de los reaccionantes (ER).

Exotérmicas: son aquellas reacciones donde se libera calor, esto significa que la

energía de las moléculas de los productos (EP) es menor que la energía de las

moléculas de los reaccionantes (ER).

10. EXPLIQUE LA ENERGÍA DE ENLACE.

Energía de enlace, es la energía necesaria para romper un mol de dichos enlaces.

Las partículas se atraen unas a otras por alguna fuerza, que en contacto inmediato

es excesivamente grande, a distancias pequeñas desempeñan operaciones

químicas y su efecto deja de sentirse no lejos de las partículas.

Para que una o varias sustancias se transformen en otras tiene que haber una

reorganización de átomos, y para ello se tienen que romper unos enlaces y

formarse otros nuevos. La ruptura y formación de enlaces lleva asociada una

absorción y un desprendimiento de energía. Para romper un enlace se necesita un

aporte de energía, que se denomina energía de enlace. Y cuando se forma dicho

enlace, se desprende esa misma cantidad de energía Cuando ocurren reacciones

químicas, ocurre también un rompimiento de los enlaces existentes en los

reactivos, pero "nuevos enlaces son formados en los productos.

Ese proceso involucra el estudio de la variación de energía que permite determinar

la variación de entalpía de las reacciones. El aprovisionamiento de energía

permite el rompimiento de enlaces de los reactivos, ese proceso es endotérmico,

pero a medida que los enlaces entre los productos se forman, el proceso cambia,

volviéndose exotérmico.

¿Por qué sucede esto? Porque ocurre la liberación de energía.

La energía liberada en la formación de un enlace, es numéricamente igual a la

energía absorbida en el rompimiento de ese enlace, por tanto la energía de enlace

es definida para el rompimiento de enlaces.

11. USO DE LA ENERGÍA CALÓRICA ASOCIADA A LAS REACCIONES

QUÍMICAS.

El calor de reacción puede recibir diferentes nombres según el tipo de cambio que

se produce en la reacción. Puede nombrarse entonces como: calor de formación,

calor de combustión, calor de neutralización, etc.

Calor de formación

Con el objeto de comparar los cambios de entalpía de diversas sustancias en

idénticas condiciones, se establece un estado de referencia conocido como estado

estándar la que corresponde a un compuesto o elemento en su estado físico más

estable sometida a la presión de 1 atmósfera y 25ºC (298.15 K). Los valores de

entalpía (H) medidos en estas condiciones, se conocen como "calor estándar de

reacción".

Combustión

La combustión es una reacción química en la que un elemento (combustible) se

combina con otro (comburente, generalmente oxígeno en forma de O2 gaseoso),

desprendiendo calor y produciendo un óxido; la combustión es una reacción

exotérmica que produce:

Calor al quemar

Luz al arder.

Neutralización

El calor de neutralización es definido como el calor producido cuando un

equivalente gramo de ácido es neutralizado por una base. El calor de

neutralización tiene un valor aproximadamente constante, en la neutralización de

un ácido fuerte con una base fuerte, ya que en esta reacción se obtiene como

producto en todos los casos un mol de agua, que es formada por la reacción

12. EXPLIQUE LAS CLASES DE FUEGOS O INCENDIOS Y CON QUÉ TIPO

DE EXTINTORES SE COMBATEN.

Los fuegos se clasifican por su naturaleza en 4 clases, lo que implica que para

combatirlos también se necesita extintores de características adecuadas para tal

fin:

Clase A

Estos fuegos son de combustibles ordinarios tales como madera, papel, telas,

cauchos y diversos materiales plásticos. Generalmente se identifica con un

símbolo que es una letra “A” encerrada en un triángulo. Extintores PQS (polvo

químico seco), espuma física

Clase B

Estos fuegos provienen de materiales inflamables, gases inflamables ( naftas,

aceites, grasas, ceras, solventes ,pinturas, etc. Se lo identifica con la letra “B”

encerrada en un cuadrado. Extintores PQS (polvo químico seco), espuma física

Clase C

Este tipo de fuego se da en equipos energizados eléctricamente, y que para

seguridad personal es necesario usar un elemento extintor no conductor de la

electricidad. Luego que se pueda desconectar la energía, el fuego corresponderá

a uno clase A ó B El símbolo es la letra”C” encerrada en un círculo. Extintores

PQS (polvo químico seco), Anhídrido carbónico (CO2)

Clase D

Aquí se incluye la combustión de ciertos metales como Aluminio, Titanio, Circonio,

(en calidad de partículas ó virutas) y no metales como el magnesio, sodio, potasio,

azufre fósforo etc. que al arder alcanzan temperaturas elevadas (2700 °C- 3300

°C) y que requieren para su sofocación de un elemento extintor específico. El

símbolo es una letra “D” encerrada en una estrella de 5 puntas. Extintor polvo

especifico metales

CONCLUSIÓN

Gracias a este trabajo y sus ejemplos nos hemos podido dar cuenta de cómo la

energía calórica nos rodea, como ha cambiado a través del tiempo y como la

vemos en nuestro día a día.

También conocimos un poco más sobre los estados de la materia, y sus diferentes

fases y como están presentes en nuestra vida.

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA

http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema18.html

http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema17.html

http://html.rincondelvago.com/quimica_103.html

https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/70234/mod_resource/content/1/

Sistemas%20biologicos.pdf

http://aula.aguapedia.org/pluginfile.php/6468/mod_resource/content/0/

GAIA/ecosistema.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_adiab%C3%A1tico

http://terminalogaqumica.blogspot.com/2007/01/adiabtico.html

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/termodinamNociones.htm

http://www.quimitube.com/videos/definicion-de-entalpia-de-enlace-o-

energia-de-enlace