Parte de la
química que estudia los fenómenos químicos que provocan electricidad y los
fenómenos eléctricos que dan lugar a transformaciones químicas.
COMO EXPLICAMOS ESTE PROCESO?
CAMBIOS DE OXIDACIÓN
Agente reductores: aquel que cede electrones a un agente oxidante.
Agente oxidante: especie química que un proceso redox acepta
electrones y, por tanto, se reduce en dicho proceso.
LA ELECTROQUIMICA ESTA COMPUESTA POR:
CELDAS
ELECTROQUIMICAS:
Son aquellas en las cuales la energía
eléctrica que procede de una fuente externa provee reacciones químicas no
espontáneas.
CELDAS ELECTROLITICAS, GALVANICAS O
VOLTAICAS:
Son aquellas en las cuales las reacciones químicas espontáneas producen energía eléctrica (electricidad) la cual sale a un circuito
eléctrico.
ELECTRODOS
Cátodo
sin
importar el tipo de celda , sin importar el tipo de celda (electrolítica o voltaica) se define
como el electrodo en el cual se
produce la reducción electrodo en el cual se produce la reducción porque
algunas especies ganan electrones. porque algunas especies ganan electrones.
Este posee carga negativa y a el migran los Este posee carga negativa y a el
migran los iones o cargas positivas.
Ánodo
sin importar
el tipo de celda (electrolítica o voltaica) se define como el se define como el electrodo en el cual se produce la oxidación
electrodo en el cual se produce la oxidación porque algunas especies pierden electrones. porque algunas especies pierden electrones. Este posee carga positiva y a el migran
los Este posee carga positiva y a el migran los iones o cargas negativas. iones o cargas negativas.
PUENTE SALINO
Es un
tubo con un Puente salino electrolito en un gel que está conectado a las dos semiceldas de una celda galvánica; el puente salino permite el flujo de iones, pero evita la mezcla de las disoluciones diferentes que podría permitir la reacción directa de los reactivos de la celda.
POTENCIAL DE LA CELDA
El
potencial de una celda Eºcel es una medida de la diferencia de energía
electrónica entre los dos electrodos. La energía electrónica de cada electrodo
está relacionada con la fuerza con la que se produce la reacción en la interfase electrodo - disolución.
Es una reacción que nunca llega a
completarse, pues se produce en ambos
sentidos (los reactivos forman productos a su vez estos forman de nuevo
reactivos).
Cuando las concentraciones de cada una de
las sustancias que intervienen
(reactivos y productos) se
estabiliza se llega al equilibrio químico.
Variación de la concentración con el
tiempo
(H2+ I2 <---->2HI)
Tanto
en la curva de concentración
versus tiempo y también en la curva de
velocidad versus tiempo vemos en ambos
gráficos que el equilibrio se alcanza cuando las cuervas tato como
reactantes como para productos
son paralelas a eje X .
APLICACIONES
En el campo de la medicina maximizando los productos resultantes de la reacción de
un medicamento al entrar a un organismo.
En
la industria cervecera es muy usada para determinar el tiempo y velocidad de la
fermentación de la cebada.
También,
En la producción de cemento se debe determinar la temperatura ideal a la que se
debe someter los reactivos para lograr la producción más eficiente de cemento.
Para entender todo de una mejor manera , observemos los siguientes vídeos:
La energía libre o entalpía libre de Gibbs se
emplea en química para explicar si una reacción sucederá de manera espontánea o
no. Para calcular la energía libre de Gibbs se puede fundamentar en: el
aumento o la disminución de la entropía asociada con la reacción, y
la suma de calor requerida o liberada por la misma. Esta energía se
representa con la letra G mayúscula. El pionero de la energía de Gibbs fue el
físico estadounidense Josiah Willard Gibbs quien aportó con la fundación
teórica de la termodinámica.
PODEMOS
BASARNOS EN DOS COSAS PARA CALCULAR LA ENERGÍA LIBRE DE GIBBS:
-Incremento o decremento de la entropía asociada con la reacción.
-Cantidad de calor requerida o liberada por la misma, también conocida
como cambio de entalpía.
SU
RESPECTIVA FUNCIÓN DE ESTADO ES:
-∆G : DIFERENCIA DE ENERGÍA LIBRE
--∆H: DIFERENCIA DE ENTALPÍA
-∆S: DIFERENCIA DE ENTROPÍA
-T:TEMPERATURA ABSOLUTA (k)
ENERGÍA
LIBRE DE GIBBS A TEMPERATURA
La función del estado denominada energía libre de Gibbs (G) se define como: G = H
– TS
Puesto que los valores absolutos de la entalpía (H) son difíciles de calcular, no se usa
el valor absoluto de, en su lugar, los procesos se analizan en términos de cambios de energía libre, así:
∆G = ∆H - ∆ (TS)
DONDE:
G:
CAMBIO DE ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
H: CAMBIO DE ENTALPÍA
S:
ENTROPÍA
T:
TEMPERATURA EXPRESADA EN K
A LA
RELACIÓN ANTERIOR SE LE CONOCE TAMBIÉN COMO ECUACIÓN DE GIBBS-HELMHOLTZ
La cantidad en la cual la energía libre de Gibbs disminuye, equivale a
la energía útil máxima que puede obtenerse en forma de trabajo de un proceso
determinado, a temperatura y presión constantes.
Cuando hay liberación neta de energía útil, ΔG es negativo y el proceso es
espontáneo.
De la ecuación Δ G = Δ H - Δ(TS) se deduce que ΔG se hace más negativo cuando:
Δ H se hace más negativo (proceso
exotérmico)
Δ S se hace más positivo (aumenta el
desorden)
Si por el contrario ocurre
absorción neta de energía por el sistema, en el curso del proceso, ΔG es positivo y el proceso no es
espontáneo, lo cual indica que el proceso inverso es espontáneo bajo las mismas
condiciones.
Cuando Δ G = 0 no hay transferencia de
energía libre y tanto el proceso en curso como el inverso tienen la misma
posibilidad de ocurrir; de hecho Δ G = 0 describe a un sistema en equilibrio.
EL CICLO DE REFRIGERACIÓN es un
proceso que consiste en bajar o
mantener el nivel de calor de un cuerpo o un
espacio, Considerando que
realmente el frío no existe y que debe hablarse de
mayor o menor cantidad
de calor o de mayor o menor nivel térmico (nivel que se
mide con la
temperatura), en si este
ciclo hace que la unidad interior de un equipo de
climatización extraiga calor
del ambiente y lo libere posteriormente a
través de la unidad exterior. La
unidad interior distribuirá de manera
uniforme el aire frío en el ambiente, lo
que evita las desagradables
corrientes de aire frío y garantiza que la estancia
permanezca fresca y
confortable.
Como
funciona el ciclo de refrigeración?
Para saber cómo funciona el ciclo de
refrigeración antes
tenemos que saber los componentes básicos y
principales de
los que está compuesto, y son los siguientes:
•El Compresor
•El Condensador
•La válvula de expansión
•El evaporador
Estos son los cuatro elementos
principales que componen el
ciclo de refrigeración, sin alguno de ellos el
ciclo es
imposible que se lleve a cabo.
El
compresor
El compresor en el ciclo de refrigeración
tiene como
función es aspirar el vapor del evaporador y ayudarlo
a entrar
en el condensador, este trabajo lo consigue
mediante la aportación de una
energía exterior, como
es la electricidad. La presión se mantiene constante a
pesar de que la temperatura del vapor aumenta debido
al sobrecalentamiento.
El
condensador
Es donde el vapor fluye por la línea de
descarga hacia el
condensador donde libera el calor hacia el exterior, cuando
el
vapor libera su calor hacia el aire más frío, su temperatura se
reduce a la
nueva temperatura de saturación correspondiente a
la nueva presión y el vapor
se condensa, volviendo al estado
líquido. Antes de que el refrigerante alcance
el fondo del
condensador se condensa todo el vapor y se enfría. El líquido
enfriado llega al regulador y está listo para comenzar un nuevo
ciclo de refrigeración.
LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN
La misión fundamental de la válvula de
expansión en el ciclo de
refrigeración es la de proporcionar la diferencia
de presión
establecida entre los lados de alta y de baja presión del
circuito de
refrigeración.
El refrigerante en estado líquido, a alta
temperatura y alta presión,
fluye a través del regulador hacia el evaporador.
La presión del
líquido se reduce a la presión del evaporador cuando el líquido
pasa por el regulador, de tal forma que la temperatura de saturación
del
refrigerante entra en el evaporador y será en este lugar donde
disminuirá su
temperatura para enfriarse. Una parte del líquido se
evapora al pasar por el
regulador con el fin de reducir la
temperatura del refrigerante líquido hasta
la temperatura de
evaporización.
El
evaporador
Es un intercambiador de
calor que, por sus necesidades
caloríficas, absorbe calor del medio en el
que se encuentra,
lo cual lo enfría.
En el evaporador el líquido se evapora a
una temperatura y
presión constante gracias al calor latente suministrado por
el refrigerante, la presión se mantiene constante a pesar de
que la temperatura
del vapor aumenta debido al
sobrecalentamiento. El refrigerante se evapora completamente
en el evaporador.
Comportamiento
del refrigerante en el Ciclo de Refrigeración
Situémonos en el punto 1 antes de la válvula de expansión en el que el refrigerante se encuentra en estado líquido a una cierta presión; su paso al evaporador lo controla la válvula de expansión termostática, cuyo funcionamiento está regulado por la temperatura y por la presión.
Esta válvula le produce una pérdida de carga al refrigerante mediante una estrangulación brusca que hace que la presión descienda desde la que tenía en el punto 1 (salida del condensador), hasta la existente a la entrada del evaporador, entre el punto 2 y 3.
La válvula es la que regula las dos partes del ciclo frigorífico, la zona de alta presión y la zona de baja presión.
Esta bajada de presión en el evaporador hace que el refrigerante hierva y se produzca su evaporación, absorbiendo calor del recinto en que se encuentra a través del aire del mismo, y transfiriéndolo al líquido, que se va transformando en vapor en el interior de los tubos del evaporador, hasta que se evapora totalmente (final del punto 3).
El refrigerante entra en el compresor a baja presión y temperatura, en forma de gas, es comprimido, aumentando su presión y su temperatura, donde comienza el punto 4. Ahora entra en el condensador y mediante la acción de un fluido exterior (agua o aire), se le extrae calor al refrigerante, lo cual produce un enfriamiento del mismo favoreciendo su condensación hasta alcanzar el estado líquido; a partir de aquí es impulsado de nuevo hacia la válvula de expansión donde se repite el ciclo frigorífico.
Que
es un gas refrigerante?
Es un elemento
en forma de gas o líquido, que se utiliza para enfriar un área en particular en
un sistema de refrigeración. Cuando hay un proceso en el que el calor se
extrae de un espacio y se libera en otro espacio.
Los gases
refrigerantes utilizan fenómenos termodinámicos de cambios de fase que
ayudan al gas a convertirse en líquido o de líquido en gas. Debido a esta
notable capacidad, se puede utilizar en muchos dispositivos como
refrigeradores, congeladores, máquinas de enfriamiento, aires acondicionados,
etc.
APLICACIONES
DEL CICLO DE REFRIGERACION
Las aplicaciones de refrigeración son
entre muchas:
- La climatización de espacios habitados, para
alcanzar un grado de confort térmico adecuado para la habitabilidad de un
edificio.
- La conservación
de alimentos,
medicamentos u otros productos que se degraden con el calor.
- Los procesos
industriales que
requieren reducir la temperatura de maquinarias o materiales para su correcto
desarrollo.
- La criogénesis o enfriamiento a muy bajas
temperaturas empleada para licuar algunos gases o para algunas investigaciones
científicas.
CAUSAS DEL CICLO DE REFRIGERACION EN EL MEDIO AMBIENTE
- causa daño en la atmósfera, siendo la reducción de la capa
de ozono uno de los aspectos más perjudiciales.
- incremento del efecto invernadero, que contribuye al
calentamiento del planeta.
Complementamos este ciclo con los siguientes vídeos:
