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J. González Carmona M. del S. A. Meza Reyes

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS. FISICOQUÍMICA. J. González Carmona M. del S. A. Meza Reyes. TERMODINÁMICA QUÍMICA. PRIMER PRINCIPIO. 10 g H 2 O. P 1 = 1 atm. T 1 = 298 K. 100 g H 2 O. P 2 = 1 atm. T 2 = 363 K.

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  1. FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS FISICOQUÍMICA J. González Carmona M. del S. A. Meza Reyes

  2. TERMODINÁMICA QUÍMICA PRIMER PRINCIPIO

  3. 10 g H2O P1 = 1 atm. T1 = 298 K 100 g H2O P2 = 1 atm. T2 = 363 K Fig. II-1. Efecto energético que se da en los alrededores del sistema y no en el interior del mismo

  4. Trabajo Calor Fig. II-2. Transformación de trabajo en calor dentro de un calorímetro (un recipiente adiabático)

  5. P h Sección = s Fig. II-3. Trabajo de Expansión

  6. Fig. II-4.- Movimiento perpetuo de primera especie

  7. A C 1 2 B Fig. II-5.-Esquema de un proceso cerrado (cíclico)

  8. A B C V1 V2 V1 V2 V1 V2 Fig. II-6.-Representación esquemática de los procesos de no equilibrio (A y B ) y de un proceso de equilibrio (C)

  9. El sistema gasta energía en forma de trabajo (trabajo positivo) GRADIENTE DE FUERZA SISTEMA Sentido del movimiento FIGS. II-7 .- Movimiento de un cuerpo en contra del gradiente de fuerza

  10. El sistema consume energía en forma de trabajo (trabajo negativo) GRADIENTE DE FUERZA SISTEMA Sentido del movimiento FIGS. II-8 .- Movimiento de un cuerpo en el mismo sentido del gradiente de fuerza

  11. C (cal/g) C = 6.2 – 6.4 Constante 0° KTambTfusTebT(K) Fig. II-8. Diagrama de variación de la capacidad calorífica con la temperatura

  12. P (atm) V (lts) Fig. II-10.Procesos politrópicos más sencillos

  13. P2 > P1 P2 = P1 = P´ Vacío Gas P´ P´ P1 P2 Difusión Equilibrio químico Fig. II-11.- Descripción del experimento de Joule.

  14. P (atm) Isóbara Isoterma Adiabata Isócora Fig. II-12. Representación gráfica del trabajo de expansión de un gas

  15. Masa (M) Masa (M) P1 = P T1 V1 P2 = P T2 V2 Fig. II-13. Cambio de estado a P constante: (A) estado inicial, (B) estado final.

  16. TERMODINÁMICA QUÍMICA SEGUNDO PRINCIPIO

  17. CALEFACTOR A P (atm.) SISTEMA B Trabajo D C REFRIGERADOR Fig. IV-1.- Esquema de la transformación del calor en trabajo. Fig. IV-2.- Proceso cíclico de Carnot (ciclo termodinámico ideal).

  18. T1 QII QI II I AI AII Q’I Q’II T2 Fig. IV-3.-Esquema para demostrar el ciclo de Carnot.

  19. A T1 T1’ a B b c D T2’ T2 C d Fig. IV-4.- Ciclo arbitrario de ciclos infinitesimales de Carnot.

  20. I, T1 Q1 Q1 SISTEMA A Q2 SISTEMA A1 II, T2 Q2 SISTEMA A2 Q3 Q3 III, T3 Fig. IV-5.- Diagrama esquemático de los tres procesos involucrados.

  21. G1 Go = - RT ln Kp G2 . 0  1 Fig. VI-1.-Magnitud de G en función de la coordenada de reacción , (0 <  < 1)

  22. 1 4 PB’ PB PG PG’ T = constante 2 5 PD’ PD PR PR’ 3 FIG. VI-2.-CAJA DE VAN’T HOFF

  23. TERMODINÁMICA QUÍMICA TERMODINÁMICA DE LOS PROCESOS IRREVERSIBLES

  24. O2 + Compuesto orgánico Energía radiante Energía Química Autótrofos Heterótrofos Energía fluorescente Entropía Energía fosforescente CO2 + H2O + NO3- Fig. VII-1.- Flujo de energía en la biosfera.

  25. O2 + Compuestos orgánicos CO2 + H2O Oxidación de combustible Catabolismo ADP + Pi ATP Fase  Trabajo biológico Trabajo de transporte activo Trabajo mecánico Trabajo químico dQ dA Fig. VII-2.- Sistema homogéneo. Fig. VII-3.-Sistema ATP-ADP.

  26. ATP ADP + Pi REACCIONES BIOSINTÉTICAS Productos Reducidos Productos Oxidados NADP NADPH + H CATABOLISMO Productos Oxidados Combustible Reducido NADH + H NAD FOSFORILACIÓN OXIDATIVA H2O O2 ADP + Pi ATP Fig. VII-4.- Funciones del NAD y NADP en el ciclo metabólico.

  27. M 1 2 Fig. VII-5.- Ilustración referente al transporte de membranas.

  28. M M Axón del calamar - 60 mV Músculo de la rana - 90 mV i Na+ 50 K+ 400 Cl- 40 – 100 Isotionato 270 Aspartato 75 e Na+ 120 K+ 2.5 Cl- 120 i Na+ 9.2 K+ 140 Cl- 3 – 4 e Na+ 400 K+ 10 Cl- 540 Fig. VII-6.- Concentración de iones (mmol A.) y diferencias de potenciales entre los lados de la membrana celular.

  29. 2r + 2r m We p - e 2r e + e r 2 w 1 c 2r - A B C D • Fig. VII-7.- Referente al cálculo del ión en la membrana. • A. Influencia de las fuerzas de imagen. B. Formación de los pares. • Poro hidrofílico en la membrana. D. Influencia de la formación de complejos.

  30. Nitrógeno Carbón Puente de hidrógeno Oxígeno K+ Fig. VII-8. Estructura del complejo de Valinomicina con K+

  31. T A A TA (a) T T T A A (d) T A A T A (b) A A T (e) T A T A A (c) T Fig. VII-9.- Mecanismo de transporte de iones a través de la membrana. (a). Transportadores móviles con <<carrusel pequeño>> (T está encerrado en una membrana, la formación del complejo se da en la interfase membrana – disolución). (b). Transportadores móviles con <<carrusel grande>> (T está presente en la membrana y la disolución); la formación del complejo transcurre en la disolución. (c). Transporte colectivo (el ión A se traslada por varios transportadores T. (d).Transporte secuencial. (e). Transporte directo.

  32. CPNae CPNai K+ K+ A Na+ Na+ CPKi CPKe ADP Pi B CKi ATP CKe Membrana Fig. VII-10.- Mecanismo termodinámico del transporte activo (bomba de sodio). A. Ciclo de intercambio iónico. B. Ciclo químico.

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