1 1-defeniciones basicas nueva 2
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1
CURSO DE FISICOQUIMICA DE ALIMENTOS
UNIDAD 1: CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Ing. RAMIRO TORRES GALLO
IV SEMESTRE
MONTERÍA, COLOMBIA
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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
![Page 3: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/3.jpg)
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
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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.
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Termoquímica,
Cinética química,
Química cuántica,
Mecánica estadística,.
5
AREAS DE ESTUDIO DE LA
FISICOQUIMICA
Electroquímica
Espectroscopía
![Page 6: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/6.jpg)
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.
![Page 7: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/7.jpg)
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 ?
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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
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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
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10
Abierto o volumen de controlCLASES DE SISTEMAS
Transporte de maíz en un tornillo,
Pasterización leche, bomba para transporte
de fluidos, ¿Cuál otros?
Superficies de
control.
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11
Abierto o volumen de controlCLASES DE SISTEMAS
Transporte de maíz en un tornillo,
Pasterización leche, bomba para transporte
de fluidos, ¿Cuál otros?
Superficies de
control.
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12
CLASES DE SISTEMASCerrado o masa de control
Masa Constante
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13
Mezclado de ingredientes. Horneado
tradicional de panes. ¿Podría Ud. indicar
otros ejemplos?
CLASES DE SISTEMASCerrado o masa de control
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14
Almacenamiento de CO2 en Ind. Bebidas.
En la práctica es difícil tener un sistema
real completamente aislado
CLASES DE SISTEMASAislado
No Masa No Energía
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15
Sus variables termodinámicas son
constantes a través de todo el sistema.
CLASES DE SISTEMASSistema Homogéneo
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16
Sus variables termodinámicas son
constantes a través de todo el sistema.
CLASES DE SISTEMASSistema Heterogéneo
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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?
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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
0q
w
Estado 2
p, t, V, H,S, E, etc
q
w
0Variables de Proceso
Variables de sistema
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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
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20
Extensiva de
transporte
VARIABLES DE SISTEMA
Propiedades intensivas y extensiva
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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
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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 .
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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
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Temperatura del sistema uniforme e igual a los
alrededores
EQUILIBRIO TERMICO
100 °C 20 °C
48,351 °C 48,351 °C
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Fuerzas dentro del sistema contrarrestan a fuerzas
de los alrededores
EQUILIBRIO MECANICO
400 kP 100 kP
160 kP160 kP
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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
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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.
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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
1A y B en estado 2
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29
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Reversible
Se realiza
mediante
una
sucesión
de estados
de
equilibrio
del sistema
Reversibilid
ad =
equilibrio
![Page 30: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/30.jpg)
30
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Irreversible
Trayectoria
![Page 31: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/31.jpg)
31
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Isotérmico
Calor controlado
Calor controlado
![Page 32: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/32.jpg)
32
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Isobárico
![Page 33: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/33.jpg)
33
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Isocórico
![Page 34: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/34.jpg)
34
CLASIFICACION DE LOS PROCESOS
Adiabático
Aislante
Aislante
![Page 35: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/35.jpg)
35
DIAGRAMAS TERMODINAMICOS
![Page 36: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/36.jpg)
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
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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
![Page 38: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/38.jpg)
38
CONSULTAR EL CUSTIONARIO DE
CONCEPTUALIZACION Y ANALISIS
EN AULA VIRTUAL.
ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Solución de
Ejercicios
en clase
![Page 39: 1 1-defeniciones basicas nueva 2](https://reader033.fdocuments.es/reader033/viewer/2022052705/58a68f6c1a28ab31478b563b/html5/thumbnails/39.jpg)
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
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LEVINE, Ira N. Fisicoquímica. España: Vol. I y II. Mc Graw Hill, 1996.
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LÓPEZ TASCON, Carlos. Mecánica newtoniana. Santafé de Bogotá:
Universidad Nacional de Colombia, 1995.
BIBILOGRAFIA