Cantidades Termodinmicas

VVolumen

Litros (l) o cm3

PPresin

atmsferas

TTemperatura

Kelvin273.15 K = 0C

nNmero de partculasMoles (mol)I mol gas = 22.4 l

NNmero de AvogadroN = 6.022 x 1023 mol-1

kConstante de Boltzmannk = 1.38 x 10-23 J/K(Joules/Kelvin)

Termodinmica

R = NkConstante de los gasesR = 8.314 J/molK= 1.987 cal/(molK)

FConstante de FaradayF = 96.48 kJ/(Vmol)

U, EEnerga InternakJ/mol, kcal/mol

QCalorConceptos1 cal = 4.18 Joules

kJ/mol, kcal/mol

WTrabajo

kJ/mol, kcal/mol

HEntalpa

kJ/mol, kcal/mol

SEntropa

J/(molK), cal/(molK)

GEnerga Libre

kJ/mol, kcal/mol

OBJECTIVOS

Entender los siguientes conceptos comnmente utilizados para tratar acerca del flujo de energa en los organismos vivos.

Entalpa

Entropa

Energa libre

Acoplamiento bioenergtico de las reacciones qumicas

Aditividad de los cambios de energa libre

Relaciones entre los cambios de la energa libre estndar y las constantes de equilibrio

Papel del ATP como fuente habitual de energa

Algunas definiciones:

Entalpa

H o entalpa, expresa el contenido de calor en una reaccin a presin constante, se mide como la diferencia entre: H(productos) H(reactivos) = H

Cuando se libera calor se dice que es una reaccin exotrmica y H es negativo ya que el contenido de calor de los productos es menor que los reactivos; si la reaccin absorbe calor del medio se habla de una reaccin endotrmica y

H es positivo. H es equivalente a E cuando no hay cambios de volumen.

Energa Libre

G o energa libre de Gibbs, expresa la cantidad de energa capaz de realizar trabajo, se mide como la diferencia de energa entre

G(productos) G(reactivos) = G,

si G es negativo se dice que la reaccin es exergnica (libera energa), si G es positivo la reaccin es endergnica.

Entropa

S o entropa, es una magnitud del desorden en un sistema, cuando los productos son menos complejos y ms desordenados que los reactivos la entropa aumenta,

S(productos) S(reactivos) = S

SISTEMAS

Sistema.- Parte del Universo que arbitrariamente separamos para estudiar el Intercambio de Energa que ste tiene con el resto del Universo (Entorno) . Dependiendo de las caractersticas de la pared o frontera que separa al Sistema de su entorno, los sistemas pueden clasificarse como:

1. Abierto.- Es aquel Sistema que intercambia Materia y Energa con su Entorno. Los sistemas biolgicos son sistemas abiertos.

2. Cerrado.- Es aquel Sistema que Intercambia nicamente Energa con su Entorno.

3. Aislado.- Es aquel Sistema que no tiene ningn intercambio con su Entorno. Estos Sistemas son meramente tericos, ya que no conocemos ningn material capaz de contener al Calor.

Las variables que definen el Estado Termodinmico de un sistema, se llaman variables de estado y son: Presin, Volumen, Temperatura y Masa. Equilibrio.- Se dice que un sistema esta en equilibrio cuando las variables de estado que lo definen no cambian en el tiempo.

Funciones de Estado

Trabajo y Calor

PRIMERA LEY

La primera ley establece que la energa no puede ser creada ni destruida.

Es decir, la cantidad total de energa de un sistema y su entorno, denominada energa interna (E), debe ser la misma antes y despus que ocurra cualquier proceso.

Cuando durante un proceso se realiza un trabajo y se transfiere calor, la primera ley puede establecerse como:

E = Q + W

donde

E = cambio de energa del sistema

Q = el calor absorbido por el sistema a W = el trabajo realizado sobre el sistePrimera Ley de la Termodinmica

La cantidad de energa existente es constante, no aumenta ni disminuye, solo sufre transformaciones.

E = Q W

Donde Q es la cantidad de calor que absorba (Q+) o libere (Q-) el sistema y W el trabajo realizado sobre el sistema (W-) o por el sistema sobre su entorno (W+) Como las variables Q y W solo se manifiestan cuando se lleva a cabo un proceso y su valor depende de la trayectoria del proceso, se llaman Variables de Trayectoria.

La primera ley de la termodinmica no puede usarse para predecir si un proceso ocurrir espontneamente o no ocurrir de talmanera.