Conceptos Fundamentales Fisicoquimica

1. 1
CURSO DE FISICOQUIMICA DE ALIMENTOS
UNIDAD 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Ing. RAMIRO TORRES GALLO
IV SEMESTRE
MONTERÍA, COLOMBIA

2. 2
 Establecer el concepto de sistema termodinámico.
 Clasificar los sistemas termodinámicos de acuerdo
al intercambio de materia y energía.
 Identificar las propiedades de un sistema
termodinámico
 Diferenciar por sus características particulares los
principales procesos termodinámicos
 Analizar sistemas particulares que se presentan en
la industria de alimentos.
OBJETIVO

3. 3
CONCEPTOS BÁSICOS
SISTEMAS TERMODINÁMICOS
PROPIEDADES TERMODINÁMICAS
ESTADO, EQUILIBRIO, PROCESOS Y
TRAYECTORIAS
Procesos termodinámicos
Trayectorias
Diagramas termodinámicos
FUNCIONES DE PUNTO Y FUNCIONES DE
TRAYECTORIA
APLICACIONES DE LA TERMODINÁMICA
CONTENIDO

4. Es parte de la ciencia que estudia la materia ya
su comportamiento a partir de las propiedades
físicas..
4
QUE ES LA FISICOQUIMICA?
Clave para determinar
propiedades de compuestos
en diferentes condiciones y
comprender naturaleza de
cambios en ellos como
consecuencia de los procesos
a que se somete.

5. Termoquímica,
Cinética química,
Química cuántica,
Mecánica estadística,.
5
AREAS DE ESTUDIO DE LA
FISICOQUIMICA
Electroquímica
Espectroscopía

6. 6
QUE ES LA TERMODINÁMICA ?
Ciencia que estudia la energía, sus
transformaciones y sus restricciones,
observando y midiendo las propiedades
macroscópicas de la sustancie en el
equilibrio o cerca de este.

7. 7
Brinda las herramientas conceptuales
necesarias para realizar análisis de
condiciones energéticas, evaluar la eficiencia
y tomar las decisiones pertinentes frente al
diseño, control y optimización de procesos.
PORQUE ES IMPORTANTE SU ESTUDIO ?

8. 8
Es una cantidad de masa o región en el
espacio en la cual estamos interesados y
limitamos para estudiar o analizar desde
el punto de vista energético
SISTEMAS TERMODINAMICOS

9. 9
PAREDES, FRONTERAS O LIMITES DEL
SISTEMA
AMBIENTE, ENTORNO O ALREDEDORES
Todo lo que se encuentre fuera del
sistema y tenga alguna relación con él se
le denomina

10. 10
Abierto o volumen de control
CLASES DE SISTEMAS
Transporte de maíz en un tornillo,
Pasterización leche, bomba para transporte
de fluidos, ¿Cuál otros?
Superficies de
control.

11. 11
Abierto o volumen de control
CLASES DE SISTEMAS
Transporte de maíz en un tornillo,
Pasterización leche, bomba para transporte
de fluidos, ¿Cuál otros?
Superficies de
control.

12. 12
CLASES DE SISTEMAS
Cerrado o masa de control
Masa Constante

13. 13
Mezclado de ingredientes. Horneado
tradicional de panes. ¿Podría Ud. indicar
otros ejemplos?
CLASES DE SISTEMAS
Cerrado o masa de control

14. 14
Almacenamiento de CO2 en Ind. Bebidas.
En la práctica es difícil tener un sistema
real completamente aislado
CLASES DE SISTEMAS
Aislado
No Masa No Energía

15. 15
Sus variables termodinámicas son
constantes a través de todo el sistema.
CLASES DE SISTEMAS
Sistema Homogéneo

16. 16
Sus variables termodinámicas son
constantes a través de todo el sistema.
CLASES DE SISTEMAS
Sistema Heterogéneo

17. 17
 Las paredes de un sistema
abierto tienen la característica de
ser permeables, diatérmicas y
móviles.
 Las paredes de un sistema
cerrado son impermeables,
diatérmicas y móviles.
 Las paredes de un sistema
aislado son impermeables,
adiabáticas y rígidas.
¿Podría indicar la razón de estas
características?

18. 18
VARIABLES TERMODINAMICAS
Magnitudes que son necesario
especificar para dar una descripción
macroscópica de los estados del sistema
Estado 1
p, t, V, H,S, E, etc
0 q
w
Estado 2
p, t, V, H,S, E, etc
q
w
0
Variables de Proceso
Variables de sistema

19. 19
No son aditivas no dependen de
la magnitud del sistema
VARIABLES DE SISTEMA
Propiedades intensivas y extensiva
Son aditivas dependen de la
magnitud del sistema
Extensiva Total

20. 20
Extensiva de
transporte
VARIABLES DE SISTEMA
Propiedades intensivas y extensiva

21. 21
PROPIEDADES INTENSIVAS
Propiedades intrínsecas y extrínsecas
Intrínsecas no dependen de La
velocidad o posición del observador
Extrínsecas dependen de la
velocidad o posición del observador

22. 22
PROPIEDADES INTRINSECAS
Propiedades de la materia
Masa molecular,
temperatura crítica,
entalpía de
formación.
Propiedades termodinámicas
Temperatura T , presión
p, volumen específico v,
, energía interna u,
entalpía h, entropía s .

23. 23
ESTADO DEL SISTEMA
La especificación del estado de un sistema no nos da ninguna
información acerca de los procesos mediante los cuales el
sistema fue llevado a dicho estado.
1 2
Cuando se especifican
variables del sistema: p, t, V,
H,S, E,
0

24. 24
Temperatura del sistema uniforme e igual a los
alrededores
EQUILIBRIO TERMICO
100 °C 20 °C
48,351 °C 48,351 °C

25. 25
Fuerzas dentro del sistema contrarrestan a fuerzas
de los alrededores
EQUILIBRIO MECANICO
400 kP 100 kP
160 kP160 kP

26. 26
Composición química no sufre ningún cambio
(igual potencial químico).
EQUILIBRIO QUIMICO
μ=-10829 kJ/kg μ = -9467 kJ/kg
μ=-9831 kJ/kg μ = -9831 kJ/kg

27. 27
EQUILIBRIO TERMODINAMICO
p,T,v,u,h,s,etc. son
constantes en todo el
sistema y en el tiempo.
Aislante
Está en equilibrio si, y solo si, no es posible ningún
cambio sin que haya cambios netos en el ambiente.

28. 28
Conjunto de cambios de estado que
conducen a un sistema determinado desde
unas condiciones iniciales, el “estado
inicial”, hasta unas condiciones finales,
“estado final”.
PROCESOS TERMODINAMICO
A en
estado
1
B en
estado
1
A y B en estado 2

29. 29
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Reversible
Se realiza
mediante
una
sucesión
de estados
de
equilibrio
del sistema
Reversibilid
ad =
equilibrio

30. 30
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Irreversible
Trayectoria

31. 31
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Isotérmico
Calor controlado
Calor controlado

32. 32
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Isobárico

33. 33
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Isocórico

34. 34
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Adiabático
Aislante
Aislante

35. 35
DIAGRAMAS TERMODINAMICOS

36. 36
 Funciones de Estados dependen del
estado inicial y final del sistema. Entalpía,
Entropía, Energía libre.
 Funciones de trayectoria dependen del
camino por donde se coja para pasar el
sistema del estado inicial al estado final.
Calor y trabajo
1.5 FUNCIONES DE PUNTO Y DE
TRAYECTORIA

37. 37
Escaldado, cocción, pasterización,
esterilización, evaporación, secado,
refrigeración, congelación para la
conservación y el procesamiento de
alimentos a escala industrial.
El correcto manejo de la energía es un
factor crítico y determinante para
mantener el valor nutricional del alimento,
la calidad del producto y establecer los
costos de producción.
1.6 APLICACIONES DE LA
TERMODINAMICA

38. 38
CONSULTAR EL CUSTIONARIO DE
CONCEPTUALIZACION Y ANALISIS
EN AULA VIRTUAL.
ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Solución de
Ejercicios
en clase

39. 39
VAN NESS SMITH, Abbott. Introducción a la termodinámica en la ingeniería
química. México: Mc Graw Hill, 1997.
J. VAN WYLEN, Gordon y E. SONNTAG, Richard. Fundamento de
termodinámica. México: Limusa, 1980.
CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica. México: Fondo Educativo
Interamericano S.A., 1976.
MARON y PRUTTON. Fundamento de fisicoquímica. Limusa Wiley.
LEVINE, Ira N. Fisicoquímica. España: Vol. I y II. Mc Graw Hill, 1996.
SERWAY, Raymond A. Física. México: Tomo I y II. Mc Graw Hill, 1994.
LÓPEZ TASCON, Carlos. Mecánica newtoniana. Santafé de Bogotá:
Universidad Nacional de Colombia, 1995.
BIBILOGRAFIA