materia y energía

Licenciado: Arvin Cogollo Jiménez

TEMPERATURA: Magnitud que mide la energía promedio de las moléculas que constituyen un cuerpo.

CALOR: es la medida de la energía que se transfiere de un cuerpo a otro debido a la diferencia de temperatura que existe entre ellos.

CALORIA: es la cantidad de calor necesaria para elevar la

temperatura de un gramo de H2O de 14,5° a 15,5° y equivale a 4,184 Julios.

1 cal = 4,184 J

1 Kcal = 1000 cal


EL TERMOMETRO: Es un capilar que termina en un bulbo que contiene un liquido que se dilata cuando cuando experimenta un aumento de temperatura.

ESCALAS TERMOMETRICAS: Celsius o Centígrada ( °C)

Kelvin o Absoluta (K)

Fahrenheit (°F)

Rankine (°R)


DE CENTIGRADOS A KELVIN: K = °C + 273

DE KELVIN A CENTIGRADOS: °C = K – 273

DE CENTIGRADOS A FHARENHEIT: °F =( 9/5 * °C) + 32 ó °F = 1,8 * °C + 32

DE FHARENHEIT A CENTIGRADOS: °C = 5/9 *(°F – 32) ó °C = °F – 32 / 1,8

DE FHARENHEIT A RANKINE: °R = °F + 460

DE KELVIN A RANKINE: °R = 9 / 5 * K

RESOLVER EJERCICIOS DE CONVERSION DE TEMPERATURAS.


DESCUBRA ALGUNOS CONCEPTOS VISTOS EN EL SIGUIENTE VIDEO.


La materia posee dos tipos de propiedades: lasgenerales y las específicas.

Las propiedades generales no sirven paraidentificar la sustancia de la que estácompuesta la materia en cambio laspropiedades específicas nos permitendeterminar la naturaleza de la sustancia queestudiamos.


Los diversos cambios que sufre la materia se denominan procesos y se clasifican en:

1. Físicos

2. Químicos

3. Nucleares.


Son transformaciones en las que no se altera la composición química de la materia y por consiguiente son reversibles.


También se denominan reacciones químicas, son transformaciones en las cuales se altera la composición química de la materia y en su mayoría son irreversibles. En un proceso químico se forman nuevas sustancias.


Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacciónquímica que desprende energía, es decir con unavariación negativa de entalpía.

Se da principalmente en las reacciones de oxidación.Cuando ésta es intensa puede dar lugar al fuego.Cuando reaccionan entre sí dos átomosde hidrógeno para formar una molécula, el procesoes exotérmico.

En contacto con sustancias orgánicas provocanincendios. Así una gota de glicerina aplicada a uncono de 2-3 g de permanganato de potasio en polvolleva rápidamente primero a generación de humo yluego a una llama violácea por la presencia delpotásio.


http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica



http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_de_oxidaci%C3%B3n





http://es.wikipedia.org/wiki/Fuego

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Glicerina

http://es.wikipedia.org/wiki/Potasio

Se denomina reacción endotérmica acualquier reacción química que absorbe energía.

Si hablamos de entalpía (H), una reacciónendotérmica es aquélla que tiene un incrementode entalpía o ΔH positivo. Es decir, la energía queposeen los productos es mayor a la de losreactivos.

Las reacciones endotérmicas y especialmente lasrelacionadas con el amoníaco impulsaron unapróspera industria de generación de hielo aprincipios del siglo XIX. Actualmente el fríoindustrial se genera con electricidad en máquinasfrigoríficas.





http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Amon%C3%ADaco

http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIX



http://es.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%ADo_industrial



http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quinas_frigor%C3%ADficas



Son procesos que implican una alteración profunda de la naturaleza de la materia. Son transformaciones de la materia en energía; por ejemplo la desintegración del átomo.


La materia la podemos encontrar en forma desustancias puras (homogéneas) o de ezclas(heterogéneas).

1. Sustancias puras: son aquellas cuya naturalezay composición no varían, se cual sea su estado.Estas se dividen en dos grandes grupos:

a.Eleméntos: son sustancias puras que nopueden descomponerse en otras sustanciaspuras más sencillas por ningún procedimiento.

ej: los elementos de la tabla periódica.

b. Compuestos: son sustancias purasconstituidas por dos o más elementos


Los compuestos se pueden descomponer medianteprocedimientos químicos en los elementos quelos constituyen, se representan por medio defórmulas. (H2O)

Ej: la electrolisis del agua.

2. Mezclas: se encuentran formadas por dos o mássustancias puras. Se distingues dos grandesgrupos:

a. Mezclas Homogéneas: también llamadasdisoluciones, son mezclas en las que no sepueden distinguir sus componentes a simplevista. Ej: sln Cloruro de sodio; el aire; Au + Cu.


ALGUNOS EJEMPLOS DE DISOLUCIONES.


..\Documents\EJEMPLO DE DISOLUCIONES.xls

b. Mezclas Heterogéneas: son mezclas en las que se pueden distinguir sus componentes a simple vista. Ej: agua + aceite; ensalada de frutas; arena en agua.


La energía es una propiedad asociada a losobjetos y sustancias y se manifiesta en lastransformaciones que ocurren en lanaturaleza.

La energía se manifiesta en los cambiosfísicos, por ejemplo, al elevar unobjeto, transportarlo, deformarlo ocalentarlo.

La energía está presente también en loscambios químicos, como al quemar un trozode madera o en la descomposición de aguamediante la corriente eléctrica.


El Trabajo es una de las formas de transmisión deenergía entre los cuerpos. Para realizar un trabajo espreciso ejercer una fuerza sobre un cuerpo y que éstese desplace.

El trabajo, W, de una fuerza aplicada a un cuerpo esigual al producto de la componente de la fuerza en ladirección del movimiento, Fx, por eldesplazamiento, s, del cuerpo.

W = Fx·s

El trabajo, W, se mide en julios (J). La fuerza se mideen newtons (N) y el desplazamiento en metros (m).


La Potencia es la relación entre el trabajorealizado y el tiempo empleado. Se mide envatios, W, en el Sistema Internacional.

La potencia mide la rapidez con que seefectúa un trabajo, es decir, la rapidez conque tiene lugar la transferencia de energíadesde un cuerpo a otro.


La Energía mecánica es la producida porfuerzas de tipo mecánico, como laelasticidad, la gravitación, etc., y la poseenlos cuerpos por el hecho de moverse o deencontrarse desplazados de su posición deequilibrio. Puede ser de dos tipos: Energíacinética y energía potencial (gravitatoria yelástica):


ENERGIA CINETICA ENERGÍA POTENCIAL ENERGÍA ELASTICA


La Energía puede manifestarse de diferentesmaneras: en forma de movimiento (cinética),de posición (potencial), de calor, deelectricidad, de radiacioneselectromagnéticas, etc. Según sea el proceso,la energía se denomina:

Energía térmica Energía eléctrica Energía radiante Energía química Energía nuclear

La Energía térmica se debe al movimiento delas partículas que constituyen la materia. Uncuerpo a baja temperatura tendrá menosenergía térmica que otro que esté a mayortemperatura.


SOL

PANEL

La Energía eléctrica es causada por elmovimiento de las cargas eléctricas en el interiorde los materiales conductores. Esta energíaproduce, fundamentalmente, 3 efectos:luminoso, térmico y magnético. Ej.: Latransportada por la corriente eléctrica ennuestras casas y que se manifiesta al encenderuna bombilla.


La Energía radiante es la que poseen las ondaselectromagnéticas como la luz visible, las ondasde radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayosinfrarrojo (IR), etc. La característica principal deesta energía es que se puede propagar en elvacío, sin necesidad de soporte material alguno.Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nosllega a la Tierra en forma de luz y calor.


La Energía química es la que se produce en lasreacciones químicas. Una pila o una bateríaposeen este tipo de energía. Ej.: La que poseeel carbón y que se manifiesta al quemarlo.


La Fisión nuclear consiste en la fragmentación de un núcleo"pesado" (con muchos protones y neutrones) en otros dosnúcleos de, aproximadamente, la misma masa, al mismotiempo que se liberan varios neutrones. Los neutrones quese desprenden en la fisión pueden romper otros núcleos ydesencadenar nuevas fisiones en las que se liberan otrosneutrones que vuelven a repetir el proceso y asísucesivamente, este proceso se llama reacción en cadena.


La Fusión nuclear consiste en la unión de varios núcleos"ligeros" (con pocos protones y neutrones) para formarotro más "pesado" y estable, con gran desprendimiento deenergía. Para que los núcleos ligeros se unan, hay quevencer las fuerzas de repulsión que hay entre ellos. Poreso, para iniciar este proceso hay que suministrar energía(estos procesos se suelen producir a temperaturas muyelevadas, de millones de ºC, como en las estrellas).


Con base en la ley de conservación de la energía ydespués de numerosos estudios teóricos, AlbertEinstein relaciono matemáticamente la materia yla energía.

Donde: m= masa (gr)c = velocidad de la luz

(3 x 108 mt/s )E = energía (ergio o J)


1 Julio = 1 N x mt = 1 kg . mt2 / s2

1 Ergio = 1 dina x cm = 1 gr . cm2 / s2

1 Julio = 107 Ergios = 0,2389 cal = 107 gr x cm2 / s2

1 cal = 4,184 Julio = 3,968 x 10-3 BTU

Ejemplo:

¿Que cantidad de energía se libera en forma de calor cuando se desintegran 0,92 gr de materia?

Nota: ver libro guía; pág. 61, 62 (A-26)


En química y física, átomo, es la unidad máspequeña de un elemento químico quemantiene su identidad o sus propiedades, yque no es posible dividir medianteprocesos químicos.


http://es.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico




La masa atómica (ma) es la masa de un átomo,más frecuentemente expresada en unidadesde masa atómica. La masa atómica puede serconsiderada como la masa totalde protones y neutrones en un solo átomo.

m= protones + neutrones


http://es.wikipedia.org/wiki/Masa

http://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

Son átomos de un mismo elemento pero quedifieren en su masa, debido a una diferenciaen el número de neutrones.


EJEMPLO: CONSULTAR: APLICACIONES DE LOS ISÓTOPOS

..\Documents\Aplicaciones de los is�topos.doc

..\Documents\Aplicaciones de los is�topos.doc

Para calcular la masa atómica de los isótoposhay que tener en cuenta el porcentaje deabundancia de cada átomo en la naturaleza.


% abundancia

100%Cl35 = masa atómica

El mol (símbolo: mol) es la unidad con que semide la cantidad de sustancia, una de lassiete magnitudes físicasfundamentales delSistema Internacional deUnidades, un mol-átomo es la masa de unelemento en gramos numéricamente igual asu masa atómica.


http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_medida

http://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_sustancia





http://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_b%C3%A1sicas_del_SI





http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades








Cuanto pesan 3,5 x 10-4 moles-átomos de Fe?

Solución:

Cantidad desconocida = cantidad conocida x (factor de conversión)

X gr Fe = 3,5 x 10-4 mol-átomo Fe (55,847 gr / 1 mol-átomo Fe)

X gr Fe = 1, 95 x 10-2 gr Fe

NOTA: RESOLVER EJERCICIOS DEL LIBRO GUÍA

En química y en física, la constante deAvogadro (símbolos: L, NA) es el númerode entidades elementales (normalmenteátomos o moléculas) que hay en un mol.Matemáticamente es:


NA = 6,023 x 1023 entidades / mol

Llámese entidades (átomos o moléculas), generalmente.


http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula

http://es.wikipedia.org/wiki/Mol


Cuantos átomos de Na se encuentran en un trozo del mismo elemento que contiene:

2,6 x 10-5 mol-átomo?

Solución:

Cantidad desconocida = cantidad conocida x (factor de conversión)

X átomos Na = 2,6 x 10-5 mol-átomo (6,023 x 1023 átomos Na / 1 mol-átomo)

X átomo Na = 1,56 x 1019 átomos Na

NOTA: RESOLVER EJERCICIOS DEL LIBRO GUÍA.


MOLÉCULA: resulta de la unión de dos o más átomos en una relación fija e invariable. La unión de los átomos se hace mediante enlaces. Molécula es la mínima parte de un compuesto que mantiene las características de este.

FÓRMULA: es la representación por medio de símbolos de los átomos que hacen parte de una molécula.


Las moléculas pueden estar formadas por átomos del mismo elemento o átomos de diferentes elementos.


Dependiendo del numero de átomos que las conforman las moléculas pueden ser:

Monoatómicas: formadas por un solo átomo (Na; K; F)

Diatómicas: formadas por dos átomos. (N2; O2; H2)

Triatómicas: formadas por tres átomos. (H2O; NaOH)

Poliatómicas: formadas por mas de tres átomos. (H2SO4; H3PO4)


La masa molecular de una molécula viene dada por la suma de las masas relativas de cada uno de sus átomos.

Ejemplo: hallar la masa molecular del agua y del acido sulfúrico.


Solución: primero escribimos la formula molecular.

Para el agua: (H2O).

La masa del O=16 gr x 1= 16 gr/mol

La masa del H=1 gr x 2= 2 gr/mol

La masa del H2O = 18 gr/mol


El mol-gr o mol-molécula de una especie química es el número de gramos igual a su masa molecular, así 1 mol de agua pesa 18,0 gr y se expresa como 18 gr/mol.

REALIZAR LOS EJERCICIOS DEL LIBRO GUIA PAGINA 67.


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