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TEMPERATURA Y CALORTERMODINAMICAFsica para Tecnologa de AlimentosUniversidad De OrienteDepartamento de Tecnologa de AlimentosBoca de Ro

TERMODINAMICAINTRODUCCIONLA TERMODINMICA TRATA ACERCA DE LA TRANSFORMACINDE LA ENERGA TRMICA EN ENERGA MECNICA Y ELPROCESO INVERSO, LA CONVERSIN DE TRABAJO EN CALOR.

PUESTO QUE CASI TODA LA ENERGA DISPONIBLE EN UNCUERPO SE LIBERA EN FORMA DE CALOR, NOSPERMITE COMPRENDER LA IMPORTANCIA DE LA TERMODINMICA EN LA CIENCIA Y LA TECNOLOGA

CONTENIDOTEMPERATURA Y CALORTERMODINAMICAINTRODUCCINLEYES DE LA TERMODINMICATEMPERATURA / ENERGA TRMICACALORBALANCE ENERGTICOTRANSFERENCIA DE CALORPRE-PRUEBAPOST-PRUEBACLAVECLAVE

TERMODINAMICAINTRODUCCIONSE DICE QUE UN SISTEMA ESTA EN EQUILIBRIOTERMODINMICO SI NO HAY UNA FUERZA QUE ACTE SOBRE EL SISTEMA Y SI LA TEMPERATURADE ESTE ES LA MISMA DE SUS ALREDEDORES.ESTA CONDICIN REQUIERE QUE NO SE REALICE TRABAJO SOBRE O POR EL SISTEMA Y QUE NO HAYA UNINTERCAMBIO DE CALOR ENTRE ESTE Y SUSALREDEDORES.

ESTE EQUILIBRIO TRMICO ES CONOCIDO COMOLA LEY 0 DE LA TERMODINMICA.LEYES DE LA TERMODINAMICA

TERMODINAMICAINTRODUCCIONTAMBIEN PODEMOS DEFINIR A LA TERMODINMICACOMO:RAMA DE LA FSICA QUE ESTUDIA Y ANALIZA LOSCAMBIOS EN TEMPERATURA Y LATRANSFERENCIA DE CALOR.LA ENERGA TRMICA REPRESENTA LA ENERGATOTAL DE UN OBJETO, ES DECIR,LA SUMA DE SUS ENERGAS MOLECULARESCINTICA Y POTENCIAL

TERMODINAMICACALORLOS FISILOGOS Y NUTRICIONISTAS TAMBIN ESTAS UNIDADESPARA MEDIR LA CANTIDAD DE CALOR PRESENTES EN LOS ALIMENTOS.

YA QUE TIENEN QUE TRABAJAR CON GRANDES CANTIDADESDE ENERGA PREFIEREN UTILIZAR LA KILOCALORA(1OOO caloras por gramo).PERO PARA SIMPLIFICAR SU USO UTILIZAN LA PALABRACalora (con C mayscula) EN LUGAR DE Kcal.Por ejemplo, si dicen que un alimento tiene 50 KCaloras enrealidad su valor es de 50.000 caloras.

TERMODINAMICAINTRODUCCIONLA PRIMERA LEY DE LATERMODINMICA DICE:

LA ENERGA NO PUEDE NICREARSE NI DESTRUIRSE,SOLO TRANSFORMARSE DE UNA FORMA A OTRA.

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ESTA PRIMERA LEYESTIPULA QUE LA ENERGADEBE CONSERVARSE ENCUALQUIER PROCESOTERMODINMICO.LEYES DE LA TERMODINAMICA

TERMODINAMICAINTRODUCCIONCUANDO SE FRONTAN LAS MANOS VIGOROSAMENTE,EL TRABAJO DE ROZAMIENTO TIENE COMO CONSECUENCIAUN INCREMENTO EN LA ENERGA INTERNA, OCASIONANDOQUE SE ELEVE LA TEMPERATURA.

CUANDO SE DEJA DE FROTAR LAS MANOS REGRESAN ALESTADO INICIAL. DE ACUERDO CON LA PRIMERA LEY, LA ENERGAMECNICA SE HA TRANSFORMADO EN CALOR CONUNA EFICIENCIA DEL 100%

POST-PRUEBA

CLAVE PRE-PRUEBACCFFCCCCFFDBBBAC

CLAVE POST-PRUEBAFFFCCCFCCCDBACBB

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICALOS CUERPOS TIENEN OTRA PROPIEDAD FUNDAMENTAL,QUE PERMITE DETERMINAR SI ELLOS ESTN ENEQUILIBRIO TRMICO CON OTROS OBJETOS.A ESTA PROPIEDAD SE LA LLAMA TEMPERATURASE DICE QUE DOS OBJETOS ESTN EN EQUILIBRIO TRMICOSI Y SOLO SI TIENEN LA MISMA TEMPERATURA.

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICAANTES DE ESTUDIAR LOS METODOS PARA MEDIR LA TEMPERATURA,ES NECESARIO DISTINGUIR CLARAMENTE ENTRE LOSCONCEPTOS DE TEMPERATURA Y ENERGA TRMICA.ES POSIBLE QUE DOS OBJETOS ESTN EN EQUILIBRIO TRMICO (misma temperatura) CON ENERGATRMICAS MUY DIFERENTES. Por ejemplo, si tenemos una botella y una copa ambas llenas deagua a una misma temperatura, 80 oC.Si se mezclan no habr transferencia de energa a pesar de quela energa trmica es mucho mayor en la botella ya que tienemayor cantidad de molculas.Si se vacan ambos sobre cubos de hielo, la botella derretirmayor cantidad de hielo que la copa, Indicando que la botella tiene mayor energia trmica que la copa.

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICATERMOMETRIALA CIENCIA QUE ESTUDIA LA MEDICIN DE LA TEMPERATURASE LLAMA TERMOMETRA.En general, la temperatura se determina al medir algn materialque vara con la temperatura.Por ejemplo, la mayor parte de las sustancias se dilatan cuando latemperatura aumenta.Si puede demostrarse que un cambio de cualquier dimensintiene una correspondencia biunvoca con los cambiosen la temperatura, la variacin puede utilizarse comocalibracin para medir la temperatura.Tal dispositivo se llama termmetro. De esta forma es posible medir la temperatura de otroobjeto al colocar el termmetro en contacto con el ypermitir que ambos alcancen el equilibrio trmico.

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICALA MEDICIN DE TEMPERATURA MS AMPLIAMENTEUTILIZADA EN TRABAJOS CIENTFICOS ES LA ESCALA CELSIUS

YA QUE HAY 100 DIVISIONES ENTRE EL PUNTO DE EBULLICINDEL AGUA Y SU PUNTO DE CONGELACIN ESLLAMADA CON FRECUENCIA ESCALACENTGRADA.

OoC100 oC

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICAOTRA ESCALA DE MEDICIN DE LA TEMPERATURA FUEDESARROLLADA EN 1714 PORGABRIEL DANIEL FAHRENHEIT.

EN ESTA ESCALA EL PUNTO DE CONGELACIN DEL AGUAES 32 oF Y EL DE EBULLICIN 212OoC100 oC212 oF32 oF100 divisioneso grados180 divisioneso grados

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICASI SE DESEA CONVERTIR LA TEMPERATURA DE UNAESCALA A LA OTRA SE PUEDEN UTILIZAR LASSIGUIENTES FRMULAS: C = F - 32 100 180Y se despeja la ecuacinya sea para C o F.O mediante las siguientes dos frmulas que se obtienende la anterior:Para obtener grados C a partir de grados F.oC = 5 ( F 32) 9Para obtener grados F a partir de oCoF = 9 C + 32 5

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICAEjemplos:Si la temperatura normal del cuerpo humano es 98.6 oF . Convertirla a grados centgrados.Solucin:1. Escogemos la frmula que vamos a utilizar: Para obtener grados C a partir degrados F.oC = 5 ( F 32) 92. Reemplazamos en la frmula y resolvemos la ecuacin:oC = 5 ( 98.6 32) 9oC = 5 ( 66.6) 9==37 oC

TERMODINAMICATEMPERATURA Y ENERGIA TERMICAEjemplos:Si usted tiene planeado viajar a la cuidad de Mrida y en las noticias le informan que la temperatura promedio es de 16 oC. Transforme esa Temperatura a grados Fahrenheit.Solucin:Como nos piden grados a Fahrenheit debemos cambiar esta temperatura en centgrados esta escala.Para obtener grados F apartir de oCoF = 9 C + 32 5Reemplazamos:oF = 9x16 + 32 5 = 144/5 + 32OF = 28.8 + 32 = 60.8 oF

TERMODINAMICACALOR

TERMODINAMICACALORCUANDO DOS SITEMAS CON TEMPERATURAS DIFERENTESSE PONEN EN CONTACTO, ALCANZARAN FINALMENTEUNA TEMPERATURA INTERMEDIA COMN.El cuerpo con mayor temperatura cede energa trmica alcuerpo con menor temperatura.La energa trmica perdida o ganada por los objetos se llama:CALOREL CALOR ES SIMPLEMENTE OTRA FORMA DE ENERGAQUE PUEDE MEDIRSE SLO EN FUNCIN DEL EFECTO QUE PRODUCE.

TERMODINAMICACALORCALOR DE COMBUSTIN SIEMPRE QUE UNA SUSTANCIA SE QUEMA, LIBERA UNACANTIDAD DEFINIDA DE CALOR.LA CANTIDAD DE CALOR POR UNIDAD DE MASA O VOLMENCUANDO UNA SUSTANCIA SE QUEMA COMPLETAMENTESE LLAMA:CALOR DE COMBUSTINLAS UNIDADES CON QUE SE MIDE ESTE CALOR DE COMBUSTINPUEDEN SER:Caloras por gramo, Kilocaloras por metro cbico o Btu por pie cbico.

TERMODINAMICACALORBALANCE ENERGTICO Y PESO CORPORALCUANDO DECIMOS QUE MANTENEMOS UN ESTADO DEBALANCE ENERGTICO QUEREMOS INDICAR QUELA CANTIDAD DE ENERGA QUE CONSUMIMOS ESIGUAL A LA CANTIDAD DE ENERGA QUE GASTAMOSESTAS ENERGAS SE MIDEN EN Caloras.SI CONSUMIMOS MAS O MENOS ENERGA QUE LA QUE NECESITAMOS NUESTRO PESO CORPORALPUEDE AUMENTAR O DISMINUIR, SEGN SEA ELCASO.

TERMODINAMICACALORBALANCE ENERGTICO Y PESO CORPORALNuestro peso corporal permanecerconstante (excepto pequeasvariaciones en el contenido de agua)si mantenemos un balanceenergtico en nuestra alimentacin.Nuestro peso corporal aumentarsi la cantidad total de energa ingerida en los alimentos esmayor que la energa consumidaen nuestro metabolismo.

Nuestro peso corporal aumentarsi la cantidad total de energa ingerida en los alimentos esmayor que la energa consumidaen nuestro metabolismo.CALORBALANCE ENERGTICO Y PESO CORPORAL

Una pequea cantidad del excesode energa que consumimos seutiliza para producir glicgenoque se almacena en el hgado ylos msculos.

El resto se utiliza para producirgrasas y almacenarlas en lostejidos adiposos.

Cuanto peso puede usted ganarlo puede obtener mediante estassimples operaciones matemticas;Energa consumida por semana= 21.000 Caloras Energa gastada por semana = 14.000 Caloras--------------------------Exceso de Energa = 7.000 CalorasCALORBALANCE ENERGTICO Y PESO CORPORALAPROXIMADAMENTE 3.500 Caloras SE UTILIZAN PARA SINTETIZAR UNA LIBRA DE GRASA o TEJIDO ADIPOSO.POR LO TANTO, AL FINAL DE ESTA SEMANA HEMOSGANADO 1,5 Kilogramos

CALORBALANCE ENERGTICO Y PESO CORPORALEL ALIMENTO ES ALMACENADO PRINCIPALMENTE COMO GLICGENOY GRASAS.LAS CELULAS LO UTILIZAN EN EL SIGUIENTE ORDEN:PRIMERO EL GLICGENO Y LUEGO LAS GRASAS.

SIN EMBARGO, EN LAS CLULAS MUSCULARES, PARECEQUE SE UTILIZAN PRIMERO LAS GRASAS.SI NO HAY CONSUMO DE ALIMENTOS, EL CUERPO HUMANOGASTA SUS RESERVAS DE GLICGENO EN 1 O 2 DAS.LUEGO SE CATABOLIZAN LAS GRASAS.

LUEGO, AL ACABARSE LAS GRASAS, EL CUERPO EMPIEZA A UTILIZAR, PARA PRODUCIR ENERGA,LAS PROTEINAS CON SUS CONSECUENCIASGRAVES Y AUN FATALES PARA EL ORGANISMO.

TRANSFERENCIA DE CALORCONDUCCIN es el proceso en el que la energa trmica setransfiere por colisiones de molculas adyacentes a travsdel medio material. El medio en s no se mueve.El ejemplo o aplicacin mas comndel principio de conduccin es cocinarESTUFAOLLACALOR

CONVENCIN es el procesoen el cual el calor setransfiere mediante elmovimiento real delfluido (el aire)

Las corrientes de convencinson la base de los sistemasde calefaccin y deacondicionadores de aire.l calor se transfiere almoverse las masas en lugar de pasar a lo largodel medio materialmediante las molculasvecinas.TRANSFERENCIA DE CALORPor otro lado, si se coloca la mano encima del fuego, como se muestraen la figura la transferencia de calor se puede sentir en el aire caliente que sube. Este proceso se llama CONVENCIN y difiere de la conduccin yaque el material se mueve.

TRANSFERENCIA DE CALOR

Cuando se sostiene la mano cerca del fuego (ver figura), la fuente primaria de calor es laradiacin trmica.La radiacin implica la emisin o absorcinde ondas electromagnticas que seoriginan a nivel atmico. Estas ondas se propagan con la velocidad de la luzy no hay necesidad de un medio material paraque se propaguen.RADIACIN es el proceso por el cual el calor se transfiereen forma de ondas electromagnticas.LA FUENTE DE ENERGA RADIANTE MAS OBVIA ES EL SOL

PRE-PRUEBA1. LA TERMODINMICA TRATA ACERCA DE LA TRANSFORMACIN DE LA ENERGA TRMICA EN ENERGIA MECNICA Y EL PROCESO INVERSOCIERTOFALSOLA ENERGA TRMICA REPRESENTA LA ENERGA TOTAL DE UN OBJETO, ES DECIR LA SUMA DE SUS ENERGAS MOLECULARES, CINTICA Y POTENCIAL.CIERTOFALSOEL EQUILIBRIO TRMICO ES CONOCIDO COMO LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA.CIERTOFALSO

PRE-PRUEBACIERTOFALSOLA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA DICE QUE LA ENERGA AL TRANSFORMARSE DE UNA FORMA A OTRA SE CREA EN UN SENTIDO Y EN EL OTRO SE DESTRUYE.ES IMPOSIBLE CONSTRUIR UNA MQUINA QUE, SI OPERA CONTINUAMENTE, NO PRODUZCA OTRO EFECTO QUE LA EXTRACCIN DE CALOR DE UNA FUENTE Y LA REALIZACIN DE UNA CANTIDAD EQUIVALENTE DE TRABAJO.CIERTOFALSO

PRE-PRUEBACIERTOFALSOEQUILIBRIO TRMICO ES LA TRANSFERENCIA DE ENERGA DE UN OBJETO A OTRO SUCEDE HASTA QUE EL SISTEMA ALCANCE UNA CONDICIN ESTABLE.DOS OBJETOS ESTN EN EQUILIBRIO TRMICO CUANDOTIENEN LA MISMA TEMPERATURA.CIERTOFALSOES POSIBLE QUE DOS OBJETOS ESTN EN EQUILIBRIO TRMICO CON ENERGAS TRMICAS DIFERENTES.CIERTOFALSO

PRE-PRUEBACIERTOFALSO9.- LA CIENCIA QUE ESTUDIA LA MEDICIN DE LA TEMPERATURA SE LLAMA TERMODINMICA EN LA ESCALA CELSIUS EL PUNTO DE EBULLICIN DEL AGUA ES 212 GRADOS.CIERTOFALSO

OoC100 oC212 oF32 oFPRE-PRUEBAOBSERVE EL DIBUJO QUE APARECE ABAJO Y CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS: LA TEMPERATURA DE CONGELACIN DEL AGUA EN LA ESCALA FAHRENHEIT ESA)100B)0C)212D)32 LA ESCALA CELSIUS ENTRE EL PUNTO DE EBULLICIN DEL AGUA Y EL DE CONGELACIN HAYA)180 gradosB)100 gradosC)Ninguna de las anteriores

PRE-PRUEBASIEMPRE QUE EXISTA UNA DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE DOS CUERPOS, SE DICE QUE EL CALOR FLUYE DE A)Menor a mayor temperaturaB)Mayor a menor temperaturaC)El calor no fluyeD)No hay ningn cambio en este sistema14. EN LOS SISTEMAS DEL DIBUJO (abajo) EL CALOR FLUYE POR:

A)CONDUCCINB)CONVERSIONC)RADIACION

PRE-PRUEBA ES EL PROCESO EN EL QUE LA ENERGA TRMICA SE TRANSFIERE POR COLISIONES DE MOLCULAS ADYACENTES A TRAVS DEL MEDIO MATERIAL. (El medio en s no se mueve)A)CONDUCCINB)CONVERSINC)RADIACIN SI APROXIMADAMENTE 3,500 Caloras SE NECESITA PARA PRODUCIR UNA LIBRA DE GRASA O TEJIDO ADIPOSO. SI EN NUESTRA DIETA TENEMOS UN DFICIT DE 14,000 Caloras SEMANALES. PODEMOS PERDER ALREDEDOR DE ..A)2 LibrasC)4 LibrasD)Morimos de hambreB)3 Libras

POST-PRUEBACIERTOFALSO1.- LA CIENCIA QUE ESTUDIA LA MEDICIN DE LA TEMPERATURA SE LLAMA TERMODINMICA2. EN LA ESCALA CELSIUS EL PUNTO DE EBULLICIN DEL AGUA ES 212 GRADOS.CIERTOFALSO

POST-PRUEBACIERTOFALSO3. LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA DICE QUE LA ENERGA AL TRANSFORMARSE DE UNA FORMA A OTRA SE CREA EN UN SENTIDO Y EN EL OTRO SE DESTRUYE.4. ES IMPOSIBLE CONSTRUIR UNA MQUINA QUE, SI OPERA CONTINUAMENTE, NO PRODUZCA OTRO EFECTO QUE LA EXTRACCIN DE CALOR DE UNA FUENTE Y LA REALIZACIN DE UNA CANTIDAD EQUIVALENTE DE TRABAJO.CIERTOFALSO

CIERTOFALSOCIERTOFALSOCIERTOFALSOPOST-PRUEBA5. LA TERMODINMICA TRATA ACERCA DE LA TRANSFORMACIN DE LA ENERGA TRMICA EN ENERGA MECNICA Y EL PROCESO INVERSO6. LA ENERGA TRMICA REPRESENTA LA ENERGA TOTAL DE UN OBJETO, ES DECIR LA SUMA DE SUS ENERGAS MOLECULARES, CINTICA Y POTENCIAL.7. EL EQUILIBRIO TRMICO ES CONOCIDO COMO LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINMICA.

CIERTOFALSO8. EQUILIBRIO TRMICO ES LA TRANSFERENCIA DE ENERGA DE UN OBJETO A OTRO SUCEDE HASTA QUE EL SISTEMA ALCANCE UNA CONDICIN ESTABLE.9. DOS OBJETOS ESTN EN EQUILIBRIO TRMICO CUANDOTIENEN LA MISMA TEMPERATURA.CIERTOFALSO10. ES POSIBLE QUE DOS OBJETOS ESTN EN EQUILIBRIO TRMICO CON ENERGAS TRMICAS DIFERENTES.CIERTOFALSOPOST-PRUEBA

OoC100 oC212 oF32 oFOBSERVE EL DIBUJO QUE APARECE ABAJO Y CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS: LA TEMPERATURA DE CONGELACIN DEL AGUA EN LA ESCALA FAHRENHEIT ESA)100B)0C)212D)32 LA ESCALA CELSIUS ENTRE EL PUNTO DE EBULLICIN DEL AGUA Y EL DE CONGELACIN HAYA)180 gradosB)100 gradosC)Ninguna de las anterioresPOST-PRUEBA

POST-PRUEBA13. ES EL PROCESO EN EL QUE LA ENERGA TRMICA SE TRANSFIERE POR COLISIONES DE MOLCULAS ADYACENTES A TRAVS DEL MEDIO MATERIAL. (El medio en s no se mueve)A)CONDUCCINB)CONVERSINC)RADIACIN14. SI APROXIMADAMENTE 3,500 Caloras SE NECESITA PARA PRODUCIR UNA LIBRA DE GRASA O TEJIDO ADIPOSO. SI EN NUESTRA DIETA TENEMOS UN DFICIT DE 14,000 Caloras SEMANALES. PODEMOS PERDER ALREDEDOR DE ..A)2 LibrasC)4 LibrasD)Morimos de hambreB)3 Libras

15. SIEMPRE QUE EXISTA UNA DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE DOS CUERPOS, SE DICE QUE EL CALOR FLUYE DE A)Menor a mayor temperaturaB)Mayor a menor temperaturaC)El calor no fluyeD)No hay ningn cambio en este sistema16. EN LOS SISTEMAS DEL DIBUJO (abajo) EL CALOR FLUYE POR:

A)CONDUCCINB)CONVERSIONC)RADIACIONPOST-PRUEBA

GRACIASFIN