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Editorial A Continuación se abordará un tema muy interesante en nuestra formación como ingenieros ya que conocer acerca de los siguientes temas es fundamental. Como la ley de Hess la cual es una ley que muchas de las veces no se toma la seriedad necesaria y es muy utilizado en nuestra vida diaria ya que para todo necesitamos dos conceptos fundamentales en nuestro vivir diario que es el calor y la energía. Así como conocer acerca de los combustibles y la combustión los cuales también forman parte de nuestra vida diaria, pero esto lo explicaremos más adelante, así que te invitamos a que te sientes y disfrutes de una placentera lectura llena de conocimientos y datos muy interesantes.


Contenido

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........................................................................................................................................................ 2 ¿quíen propuso le ley de hess? .................................................................................................................................................... 2 ....................................................................................................................................................... 2 Los polvos metálicos sustituirían a los combustibles fósiles.............................................................................. 2 ¿Cálculo del calor de reacción? ................................................................................................... 2 ¿Tipos de calor? ............................................................................................................................................................................... 2 .................................................................................................................................................... 2


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Calor

oxigeno

Combustible

La combustión se refiere a las reacciones de oxidación, que se producen de forma rápida, de materiales llamados combustibles, formados fundamentalmente por carbono (C) e hidrógeno (H) y en algunos casos por azufre (S), en presencia de oxígeno, denominado el comburente y con gran desprendimiento de calor. Desde un punto de vista funcional, la combustión es el conjunto de procesos físico-químicos, por los cuales se libera controladamente parte de la energía interna del combustible (energía química) que se manifiesta al exterior bajo la forma de calor, para ser aprovechado dentro de un horno o una caldera.

Representación que ocurre en la reacción de una combustión

¿Sabías que....?

Existen dos tipos de combustión? Estas son; Combustión rápida y combustión lenta: Las combustiones lentas no producen emisiones de luz generando poca emisión de calor. Se suelen producir en lugares poco ventilados con escasez de comburente o sobre combustibles muy densos. En las combustiones rápidas se produce una gran emisión de calor y luz con un fuego intenso. Si una combustión es muy rápida se puede producir una explosión. Las explosiones se consideran combustiones instantáneas.

El oxígeno tiene la capacidad de combinarse con diversos elementos para producir óxidos. En definitiva, la oxidación es la combinación del oxígeno con otra sustancia. Existen oxidaciones que son sumamente lentas, como por ejemplo la del hierro. Cuando la oxidación es rápida se llama combustión.


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El combustible es aquel material que al ser quemado puede producir calor, energía o luz. Generalmente el combustible libera energía de su estado potencial a un estado utilizable, sin importar si se hace de manera directa o mecánicamente, originando como residuo el calor. Esto quiere decir que los combustibles son sustancias capaces de ser quemadas o que son propensas a quemarse Existen diversas clases de combustibles: están los combustibles sólidos como el carbón, la madera y la turba; estos tipos de carburantes se caracterizan por estar compuestos de forma sólida; en el caso de la madera y la turba son utilizados para la calefacción doméstica e industrial; por su parte el carbón es empleado para movilizar maquinarias (barcos, trenes, etc.) y al igual que la madera también es utilizado para usos de calefacción. Los combustibles sólidos para ser utilizados en las maquinarias deben estar en forma de polvo muy fino, siendo este pulverizado con aire durante la alimentación de un cilindro. Sin embargo, este tipo de combustible puede presentar dificultades debido a la erosión provocada en los pistones, cilindros y válvulas de las máquinas que los utilizan. Los combustibles líquidos como la gasolina, el queroseno, el gasóleo o la nafta provienen del petróleo bruto y son empleados en su mayoría a instancias de motores de combustión. Se caracterizan por su poder calorífico, volatilidad, viscosidad, densidad específica, contenido de azufre, punto de inflamación y punto de enturbiamiento y congelación. Los combustibles gaseosos son los hidrocarburos naturales y los que son fabricados de manera exclusiva para ser utilizados como combustible. Estos se pueden clasificar en combustibles gaseosos naturales (gas natural) y combustibles gaseosos manufacturados (gas propano, gas butano, gasógeno, y gas de subproducto)

tanto el carbón como el petróleo y el gas, se encuentran dentro de los llamados combustibles fósiles


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¿quíen propuso le ley de hess?

Fue propuesta por Germain Henri Hess en 1840, establece que: «si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas» Equivalentemente, se puede decir que el calor de reacción sólo depende de los reactivos y los productos, o que el calor de reacción es una función de estado; en este sentido la ley de Hess es la aplicación a las reacciones químicas del primer principio de la termodinámica; debido a que fue enunciada unos diez años antes que ésta, conserva su nombre histórico. ¿Cuál es el propósito de este planteamiento? Su propósito es analizar de forma muy breve las bases de la Termoquímica como una solución a problemas de transferencia de calor en dichos procesos. Un poco de biografía…

Germain Henri o Henry Hess; Ginebra, 1802 - San Petersburgo, 1850) Químico ruso de origen suizo. Estudió medicina en la Universidad de Dorpat (1822-1825) y, tras ejercer como médico en Irkutsk durante varios años, se trasladó a San Petersburgo, donde fue profesor de química en el Instituto Tecnológico.

Germain Henri Hess Las primeras investigaciones de Germain Henri Hess versaron sobre la oxidación de los azúcares. En 1834 publicó un libro de química que durante muchos años fue un texto de obligada referencia en Rusia. En 1840 enunció la llamada «ley de Hess», que establece que, en una reacción química, la cantidad de calor producido es constante e independiente del número de etapas de reacción que tengan lugar, ley que de hecho se podría considerar como un caso especial del principio general de la conservación de la energía.


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La Ley

de

Hess permite

tratar

las

ecuaciones termoquímicas como ecuaciones algebraicas, y pueden sumarse, restarse o multiplicarse por un número, igual que las entalpías de reacción, para hallar la ecuación termoquímica deseada. Otra forma de enunciar la ley de Hess seria ‘’Cuando

una

reacción

química

puede

expresarse como suma algebraica de otras reacciones, su entalpía de reacción es igual a la suma de las entalpías de las reacciones parciales’’. Experimentalmente se ha demostrado que la energía

calorífica

desprendida

en

la

formación de una muestra de 1 mol de dióxido de carbono a partir de sus sustancias simples, es la misma si la reacción produce directamente dióxido de carbono o si primero se obtiene monóxido de carbono y luego este se oxida a dióxido de carbono.

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Los polvos metálicos sustituirían a balance los combustibles fósiles

Un equipo de científicos de la Universidad McGill en Montreal (Canadá) ha llevado a cabo un estudio que revela que los polvos metálicos podrían ser utilizados en el futuro como fuentes primarias de energía limpia, sustituyendo a los combustibles fósiles. Según los resultados que han obtenido estos investigadores en su estudio, los polvos metálicos son la alternativa más viable a estos carburantes, superando otras opciones como el hidrógeno, los biocarburantes o las baterías eléctricas. La energía solar y la eólica, aunque tienen la capacidad de generar electricidad de forma completamente limpia y no contaminante, no permite obtener suficiente energía para abastecer todas las necesidades que en la actualidad nos proporcionan el gas y el petróleo. Los biocombustibles, por su parte, tampoco pueden satisfacer toda la demanda, el hidrógeno es explosivo y peligroso, y las baterías todavía son demasiado voluminosas y no pueden almacenar electricidad suficiente para algunas aplicaciones.

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Por todo ello, los investigadores consideran que los polvos metálicos son la mejor alternativa, ya que pueden suministrar energía primaria limpia para propulsar motores de combustión externa. Este tipo de motor utiliza el calor de una fuerte externa para producir el movimiento, como es el caso de las locomotoras de vapor o de algunos tipos de motores modernos que se emplean en la industria. Los polvos metálicos han sido empleados tradicionalmente en los fuegos artificiales, y desde mediados del siglo XX también como combustible sólido para los cohetes del transbordador espacial. Sin embargo, hasta ahora su potencial para usarse como combustible reciclable ha pasado desapercibido para los científicos. Estos investigadores han demostrado que los polvos metálicos, al quemarse, reaccionan con el aire para formar productos de óxido estables y no tóxicos que se pueden recoger fácilmente para ser reciclados, a diferencia de las emisiones de CO2.

El polvo de hierro ha demostrado ser el más adecuado, ya que se producen millones de toneladas anualmente en la industria

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¿Cálculo del calor de reacción?

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El cálculo de calor de reacción, propiedad extensiva. Antes de inciar una reacción química es importante conocer si la reacción será exotermica o endotérmica, ademas de conocer la magnitud del calor liberado o el calor absorbido en ella. Sin este valor, no se podá iniciar ningún proceso químico a escala industrial. Entre muchas cosas, debemos conocer la cantdidad de energía que debemos suministar para que la reacción se efectúe, o conocer la cantidad de calor que generará la reacción, para poder seleccionar el material de los recipientes en donde se va efectuar la reacción, debemos evaluar si estos resistieran el calor liberado. El calor de reacción puede ser hallado varias formas:  

de manera teoríca de manera experimental Tal como lo muestra el diagrama siguiente:

Los valores de calor de reacción encontrados de manera experimental,siempre serán elegidos, frente a los datos de calor de reacción encontrados de manera teórica. Muchas veces debemos emplear datos de calor de reacción teóricos, pues no tenemos formar de encontrar el valor de éstos, de manera exeprimental. Los datos teóricos y experimentales no difieren de manera drástica, NUNCA se podrá encontar un dato experimental que arroje un calor de reacción endotermico y cuando se realiza el calculo del calor de reacción teórico, éste arroje un valor exotérmico. Con toda seguirdad uno de los dos valores está ERRADO .


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¿Tipos de calor?

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Calor de Disolución

Calor de Dilución

Debemos recordar que por proceso de disolución entendemos cuando un soluto se disuelve en un disolvente, formándose una solución homogénea, siempre y cuando todo el soluto se disuelva en el disolvente. El calor de disolución ó entalpía de disolución es el calor generado o absorbido cuando cierta cantidad de soluto se disuelve en cierta cantidad de solvente.

Debemos recordar que el proceso de dilución ocurre cuando a una solución formada se le

Por ejemplo, si el solvente es agua, la ecuación termoquímica correspondiente al proceso de disolución de un soluto X(s) en “n” moles de agua, será:

agrega mayor cantidad de disolvente. Ejemplo, tenemos una taza con café y para nuestro gusto está muy "cargado" (concentrado), lo que hacemos será agregarle más agua para que la concentración disminuya, éste será unProceso de dilución. Cuando se diluye una disolución preparada previamente, es decir, cuando se le adiciona más disolvente para disminuir la concentración total del soluto, por lo general se libera o se absorbe calor adicional. El Calor de Dilución es el cambio de calor asociado al proceso de dilución. La ecuación termoquímica correspondiente a una dilución acuosa será:

donde n, es el número de moles de agua que se emplean en la disolución. Para poder entender este proceso, podemos pensar en la sal de mesa, nosotros decimos cuando esta no cae facilmente del salero, que la sal está húmeda, esto significa que tiene incorporada algunas moleculas de agua, pero no son suficientes para formar aun una disolución. Realmente la disolución de una sal iónica es un proceso que involucra varios pasos que se suceden de forma muy rápida, nosotros solo podemos apreciar el efecto final, que es la formación de la solución homogénea de la sal en agua.

El calor de dilución se puede calcular como:

Pensemos en que se realiza una disolución de una sal en el laboratorio, la preparación de esta solución o disolución requiere o genera una cantidad de calor; si aregamos más disolvente a la solución preparada, ésta dilución puede requerir mas energía o liberar energía.


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llaman la atención de una u otra manera. Hay gente que incluso encuentra un placer grande en quemar cosas -los piromaniacos- y hay otras personas que incluso lo consideran una manera de limpiarse. Es parte fundamental en muchos rituales de distintas religiones y además está cargado de una gran simbología, pero además es tremendamente útil. De hecho, de alguna manera gran parte de nuestra evolución como especie se la debemos a haber domado el fuego y haberlo usado, junto con su calor y su luz, como una útil herramienta. Pero aún así el fuego es más de lo que creemos, o a veces algo completamente distinto. Para desmentir mitos del fuego y saber un poco más, Discover Magazine -de la mano de LeeAundra Keany- ha hecho este artículo en el que nos dicen 10 cosas que no sabíamos acerca del fuego. Ilumínense: 1. El fuego es un evento, no una cosa. Calentar madera o cualquier otro combustible libera vapores volátiles que se pueden quemar fácilmente con el oxígeno del aire; el gas incandescente resultante calienta más el combustible, liberando más gases y alimentando el ciclo hasta quedar sin más combustible. 2. La mayoría de los combustibles obtienen su energía gracias a rayos solares atrapados. En la fotosíntesis los rayos solares y el calor crean energía química (en forma de madera o combustibles fósiles), y el fuego usa esa energía química para producir luz y calor. 3. Así que una hogera es basicamente un árbol funcionando al revés. 4. Teniendo una fuente estable de combustible, calor y niveles de oxígeno más o menos similares, un incendio en una casa doblará su tamaño cada minuto. 5. La Tierra es el único planeta conocido en donde puede arder fuego, en cualquier otro el oxígeno no es suficiente. 6. Comúnmente a mayor oxígeno, mayor temperatura del fuego. EL aire es 21 por ciento oxígeno; si combinas oxígeno puro con acetileno -un pariente químico del metano- y tendrás oxiacetileno, un fuego para soldar que llega a más de 3 mil °C; el fuego más caliente que se puede encontrar. 7. La cantidad de oxígeno influye en el color de la llama, un fuego amarillo se debe a muchas partículas que no alcanzan a quemarse, debido a niveles bajos de oxígeno Una flama azul tiene altas concentraciones de oxígeno. 8. Las flamas en las velas son azules por debajo porque toman todo el aire fresco, pero entre más subes más naranjas se ponen porque el aire tiene menos oxígeno al estar sofocado por la parte inferior de la llama. 9. ¿El fuego produce agua? Sí, sin lugar a dudas. Sólo hace falta poner una cuchara fría encima de una llama para ver condensarse el agua en ella. 10. Esto pasa porque la cera, como la mayoría de los combustibles, es rica en hidrógeno, quien se une con el oxígeno para crear H2O cuando enciende. También encuentras agua en el escape de tu automóvil


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Revista balance  

ELABORADO POR: NIEVES CHIRINOS MARIALI CORDERO ESTUDIANTES DE ING QUIMICA DEL I.U.P "SANTIAGO MARIÑO"

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