Page 270 - Quimica - Undécima Edición

QUÍMICA

en acción

Fabricar nieve e infl ar un neumático de bicicleta

uchos fenómenos en la vida cotidiana se pueden explicar de la válvula. Este fenómeno también se puede explicar median-
Mmediante la primera ley de la termodinámica. Aquí anali- te la primera ley de la termodinámica. La acción de bombear
zaremos dos ejemplos interesantes para los amantes de las acti- comprime el aire al interior de la bomba y del neumático. El
vidades al aire libre. proceso es lo sufi cientemente rápido para que se considere
como un proceso de tipo adiabático, de manera que q 5 0 y DE
Fabricar nieve 5 w. Debido a que el trabajo se realiza sobre el gas en este caso
(está siendo comprimido), el valor de w es positivo, y se presen-
Si usted es un ávido esquiador de cuestas descendentes, quizás
ta un incremento de energía. Por lo tanto, la temperatura del
haya esquiado sobre nieve artifi cial. ¿De qué manera se puede
sistema también aumenta, de acuerdo con la ecuación
contar con este material en cantidades sufi cientes para satisfacer
las necesidades de los esquiadores en días sin nieve? El secreto
DE 5 CDT
para la fabricación de nieve está en la ecuación DE 5 q 1 w. Una
máquina para fabricar nieve contiene una mezcla de aire compri-
mido y vapor de agua a 20 atm, aproximadamente. Debido a la
gran diferencia de presiones entre el tanque y la presión atmos-
férica, cuando la mezcla se rocía hacia la atmósfera se expande
con tanta rapidez que, a grandes rasgos, no ocurre intercambio
alguno de calor entre el sistema (aire y agua) y sus alrededores;
es decir, q 5 0. (En termodinámica, un proceso de este tipo se
denomina proceso adiabático .) Por lo tanto, escribimos
DE 5 q 1 w 5 w
Debido a que el sistema realiza un trabajo sobre los alrededores,
w es una cantidad negativa, y se presenta disminución de la
energía del sistema.
La energía cinética es parte de la energía total del sistema.
En la sección 5.7 estudiamos que la energía cinética promedio
de un gas es directamente proporcional a la temperatura absolu-
ta [ecuación (5.15)]. Por lo tanto, el cambio en la energía DE
está dado por

DE 5 CDT
donde C es la constante de proporcionalidad. Debido a que el
valor de DE es negativo, DT también debe ser negativo, y este
efecto de enfriamiento (o la disminución de la energía cinética
de las moléculas de agua) es responsable de la formación de la
nieve. Aunque sólo necesitamos agua para formar nieve, la pre-
sencia de aire, que también se enfría durante la expansión, ayu-
da a disminuir la temperatura del vapor de agua.

Infl ar un neumático de bicicleta
Si alguna vez ha bombeado aire a un neumático de bicicleta,
quizá se haya percatado del efecto de calentamiento en el pivote Máquina para fabricar nieve en operación.

6.4 Entalpía de las reacciones químicas

El siguiente paso consiste en ver cómo se puede aplicar la primera ley de la termodiná-
mica a procesos desarrollados en condiciones diferentes. En especial, consideraremos dos
situaciones que se presentan con mayor frecuencia en el laboratorio: una en la cual el
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