COLEGIO SAGRADO CORAZÓN CORPORACIÓN APRENDER DEPARTAMENTO: Ciencias DEPARTAMENTO: Ciencias ASIGNATURA: Química ASIGNATURA: Química PROFESOR(A): Edith PROFESOR(A): Edith Moyano Carvajal NIVEL: III° medio TIPO DE DOCUMENTO: Guía de trabajo “ Aplicación “ Aplicación de los conceptos conceptos termodinámicos termodinámicos” ” NOMBRE:
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Lea atentamente la guía y complete las actividades solicitadas: APLICACIÓN DE LA TERMODINÁMICA TERMODINÁMICA Muchos son los sucesos de la vida cotidiana en los cuales están implicados procesos termodinámicos, eventos tales como preparar un café por p or la mañana, los alimentos que colocamos en el refrigerador, los motores de los vehículos en los cuales nos transportamos, son ejemplos claros de este tipo de de procesos. Sin embargo, al solo observar la palabra "termodinámica" inmediatamente nos viene a la cabeza que se trata de algo "complicado" y con poca aplicación en la vida diaria. La realidad por el contrario es otra, la termodinámica está inmersa en nuestra vida cotidiana y diariamente estamos interactuando en procesos que implican el uso de las leyes de la termodinámica. Ahora bien, ¿realmente tenemos conciencia de lo que está sucediendo a nuestro alrededor? ¿alguna vez analizamos los fenómenos cotidianos desde el ámbito de las ciencias experimentales? las respuestas a estas interrogantes están en cada uno de nosotros. Por lo anterior, te invito a iniciar esta aventura de conocer las leyes de la termodinámica y que las apliques en los procesos que te rodean, para iniciar iniciar vamos a observar el siguiente vídeo vídeo y luego respondes la siguiente pregunta ¿Qué hubiese respondido yo? (3 puntos) ________________________________ _________________________ ______________________________________ _____________ ________________________________ ______________________________ ______
La primera ley de la termodinámica, conocida termodinámica, conocida también como la ley de la conservación de la energía, establece que la cantidad de energía existente en dos sistemas ni se crea ni se destruye, se transforma en trabajo o se convierte convierte en calor. Escriba un ejemplo para este concepto (2 puntos) ________________________________ ______________________________ ________ ________________________________ ______________________________ ______
La primera ley de la termodinámica establece que el calor es la energía necesaria para compensar las diferencias que se dan entre el trabajo y la energía interna que lo produce. ¿Cómo representa esta relación ? ( 2 puntos) ______________________________ ________________________________________ ________________________________ ______________________________ ______
En el motor de un automóvil la combustión de gasolina libera energía, una parte de ésta es convertida en trabajo, que se aprecia viendo el motor en movimiento y otra parte es convertida en calor. Identifique sistema y entorno. ( 4 puntos cada uno) ______________________________ ________________________________________ ________________________________ ______________________________ ________ Cuando una persona corre utiliza energía que obtiene de los alimentos, una parte de ésta se convierte en el trabajo necesario para correr y otra se convierte en calor que hace que suba la temperatura en el cuerpo del corredor. ________________________________ ______________________________ ________ ________________________________ ______________________________ ________ Si se golpea un clavo con un martillo se aplica energía al martillo para que realice el trabajo de introducir el clavo en la madera, pero una parte de ésta se convierte en el calor que calienta el clavo. ________________________________ ______________________________ ________ ________________________________ ______________________________ ________ En una máquina de vapor la energía que se obtiene de la combustión del carbón se convierte en trabajo para mover la máquina y parte de ésta es convertida en calor. _________________________________________________________ _____________ ________________________________ ______________________________ ________ Lea atentamente el texto y responda las preguntas al respecto (17 puntos) La primera experiencia de casi todos nosotros con un diagnóstico médico fue la pregunta “¿Tienes fiebre?”. Efectivamente, una desviación de la temperatura corporal de apenas unos cuantos grados indica que algo anda mal. Mantener una temperatura casi constante es una de las funciones fisiológicas primarias del cuerpo humano. La temperatura corporal normal suele variar entre 35.8 y 37.2°C. Este intervalo de temperatura tan estrecho es indispensable para el correcto funcionamiento de los músculos y para controlar la velocidad de las reacciones bioquímicas del organismo. La temperatura del cuerpo es regulada por una porción del tallo encefálico llamada hipotálamo. El hipotálamo actúa como termostato de la temperatura corporal. Cuando la temperatura rebasa el límite superior del intervalo normal, el hipotálamo
acciona mecanismos que bajan la temperatura. También acciona mecanismos que elevan la temperatura corporal si baja demasiado. Para entender cualitativamente cómo operan los mecanismos de calefacción y enfriamiento del cuerpo, podemos ver a éste como un sistema termodinámico. El organismo aumenta su contenido de energía interna ingiriendo alimentos del entorno. Los alimentos, como la glucosa (C6H12O6), se metabolizan en un proceso que es básicamente una oxidación controlada a CO2 y H2O. C6H12O6 + 6O2
6CO2 + 6H2O ∆H= -2.803 KJ
Aproximadamente el 40% de la energía producida se utiliza en última instancia para efectuar trabajo en forma de contracciones musculares y nerviosas. El resto de la energía se libera en forma de calor, y una parte de ese calor se utiliza para mantener la temperatura del cuerpo. Cuando el organismo produce demasiado calor, como durante un esfuerzo físico intenso, disipa el exceso a su entorno. El calor se transfiere del cuerpo al entorno primordialmente por radiación, convección y evaporación. La radiación es la pérdida directa de calor del cuerpo a un entorno más frío, como cuando una estufa caliente irradia calor a su entorno. La convección es la pérdida de calor por calentamiento del aire que está en contacto con el cuerpo. El aire caliente se eleva y es sustituido por aire más frío, y el proceso continúa. La ropa abrigadora, que suele consistir en capas aislantes de material con “aire muerto” en su interior, reduce la pérdida de calor por convección cuando hace frío. Hay enfriamiento evaporativo cuando las glándulas sudoríparas producen transpiración en la superficie de la piel. Se elimina calor del cuerpo cuando el sudor se evapora hacia el entorno. La transpiración es principalmente agua, así que el proceso en cuestión es la conversión endotérmica de agua líquida en vapor de agua. La eficacia del enfriamiento evaporativo disminuye al aumentar la humedad atmosférica; es por ello que la gente se ve más sudorosa e incómoda en los días calientes y h úmedos. Fuente: “Química, La ciencia central”, Brown. Editorial Pearson, Edición 11ª. Capí tulo 2, página 51 (fragmento). 1. ¿Cuál es la principal estructura responsable de mantener la temperatura corporal? ¿Cuáles son los principales mecanismos que tiene el cuerpo para regular su temperatura? (4 puntos). ________________________________ ______________________________________ ________________________________ ______________________________ ________ ________________________________ ______________________________________ ______________________________ ________________________________________ ________________________________ ______________________________________ 2. En términos termodinámicos ¿Qué tipo de reacción es la oxid ación controlada de la glucosa? ¿Cómo lo determina? (3 puntos) ________________________________ ______________________________________ ________________________________ ______________________________ ________
__________________________________________________ ____________________ ________________________________ ______________________________________ 3. Pensando en las moléculas que conforman nuestro cuerpo ¿Qué consecuencias trae consigo el aumento de la temperatura corporal? (3 puntos) ________________________________ ______________________________________ _______________________________ _______________________________________ ________________________________ ______________________________ ________ ________________________________ ______________________________________ ________________________________ ______________________________ ________ 4. Realice un dibujo que represente al cuerpo humano y su interacción con el entorno (5 puntos). ¿Qué tipo de sistema es? (2 puntos) ________________________________ ______________________________________ ________________________________ ______________________________________
Calor Te has preguntado alguna vez, ¿por qué un objeto “caliente” se “enfría”?, por ejemplo una taza de café. En una taza recién servida, la disolución se encuentra a alta temperatura. Al disponerla sobre una mesa – por ejemplo – esta disolución comienza a enfriarse por transferencia térmica, flujo de calor o simplemente “calor (q)”. Se habla de flujo de calor para describir la transferencia de energía desde un objeto caliente a uno más frío , este
último representado por el entorno. Así mismo, ocurre cuando agregas hielo a un vaso de jugo o bebida. ¿Puedes explicar cómo ocurre la transferencia térmica en este caso? Contesta las siguientes preguntas:
1 Comparando el caso de la taza de café y del vaso al que se le agrega hielo, ¿puedes determinar en ambos casos, qué absorbe y qué libera calor? ________________________________ ______________________________ ________ 2 En cada uno de los casos, ¿hasta cuándo fluirá calor entre el sistema y el entorno, si permanecen en contacto indefinido? ________________________________ ______________________________ ________ 3 Investiga que es el equilibrio térmico. Indica dos ejemplos de situaciones que ocurran en tu entorno, donde se produzca equilibrio térmico. ________________________________ ______________________________ ________ 4 En el primer caso, si la taza de café estuviera fría dentro de una habitación, ¿crees que el calor del entorno, puede ser transferido a la taza de café y calentarlo? Explica ________________________________ ______________________________ ________ 5 ¿Con qué tipo de instrumento podemos medir la temperatura de cada una de las disoluciones? ________________________________ _____________________________ _________ La tabla muestra calores específicos de algunas sustancias. Obsérvala atentamente, ¿qué puedes interpretar a partir de los datos proporcionados?, ¿cuál es la sustancia que necesita más calor para aumentar su temperatura en 1 °C? Y ¿cuál la que necesita menos calor?
Voy a dejar estos ejercicios por aquí……..(no vaya a ser que se le ocurran a la profe colocarlos en la prueba)……