FISICOQUIMICA

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
CLASE 1
CONCEPTOS BASICOS

2. APRENDIZAJES ESPERADO DE LA SEMANA:
• Recuerda los conceptos básicos de Física y Química
• Conoce los tipos de energía y sus aplicaciones
• Conoce las unidades de concentración y sus aplicaciones
• Resuelve problemas relacionados

3. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
FISICO QUIMICA:
Estudio de las relaciones entre materia y energía
MAGNITUD FUNDAMENTAL: M, L,T
MAGNITUD DERIVADA: MLT -2
MAGNITUD SISTEMA ABSOLUTO SISTEMA
INGENIERIL
L m m
M Kg Kg
T s s
F N Kgf

4. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
FUERZA (F)
gc= factor gravitacional de conversión
1
𝑔𝑐
=
1𝐾𝑔𝑓
1𝑘𝑔. 𝟗. 𝟖
𝑚
𝑠2
A. SISTEMA INGENIERIL
𝐹 = 𝑘
𝑑(𝑚𝑣)
𝑑𝑡
Segunda ley de Newton
𝐹 = 𝑘𝑚
𝑑(𝑣)
𝑑𝑡
k = constante de proporcionalidad = 1/gc
𝑭 =
𝟏
𝒈𝒄
𝒎𝒂
B. SISTEMA ABSOLUTO
𝟏
𝒈𝒄
=
𝟏𝑵
𝟏𝒌𝒈. 𝟏
𝒎
𝒔𝟐
F = m . a
(1/ gc) S. absoluto = (1/ gc) S. ingenieril

5. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
TRABAJO (W):
Fuerza ejercida a través de una distancia
δW= F . dx
δ = diferencial inexacta
d = diferencial exacta

6. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
δW= F . dx
F = K x
δW= Kx dx
TRABAJO DE RESORTE
𝛿𝑊
2
1
= 𝐾𝑥𝑑𝑥=𝐾
𝑋
2
2
/1
2
2
1

7. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
POTENCIA (P):
P= δW / dt P= Fdx / dt = Fv
ENERGIA (E):
Capacidad de realizar un trabajo
ENERGIA CINÉTICA (Ec)
MOVIMIENTO LINEAL

8. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
MOVIMIENTO CIRCULAR:
ENERGIA POTENCIAL (Ep)

9. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Trabajo necesario para mover la carga eléctrica de un lugar a otro
a) a través de un conductor
b) En una reacción química
ENERGIA ELECTRICA
OTRAS FORMAS DE ENERGIA POTENCIAL Y CINETICA:

10. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
CONCEPTOS:
CARGA ELECTRICA (Q)
INTENSIDAD DE CORRIENTE ELECTRICA O AMPERAJE (I)
POTENCIA ELECTRICA (P)
DIFERENCIA DE POTENCIAL O VOLTAJE (V)

11. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
ENERGIA ELECTRICA (Ee)
La intensidad de corriente eléctrica esta relacionada con la
resistencia
La ley de Ohm para corriente continua establece que:
donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial
en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios

12. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Energía química almacenada :
A cada elemento o compuesto le corresponde cierta cantidad de energía
química almacenada a la que se le denomina contenido energético.
Cuando la energía química almacenada de los reactivos es mayor que la
energía de los productos, hay un excedente de energía que se libera
Al reaccionar, una o varias sustancias que producen otras con mayor contenido
energético, habrá absorción de energía por parte de los reactivos:
ENERGIA QUIMICA

13. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
FERMENTACION DE LA GLUCOSA

14. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Los alimentos también almacenan energía química y mediante éstos los organismos
obtienen la energía necesaria para vivir, es decir, para formar y renovar tejidos,
mantener su temperatura, realizar trabajo muscular, etcétera.
Los alimentos contienen nutrientes tales como los
carbohidratos, los lípidos (grasas), las proteínas y las
vitaminas, a los cuales se les denomina biogenésicos (por ser
de origen orgánico);
La energía que se puede metabolizar a partir de los carbohidratos es de 4 kcal
por gramo; de los lípidos, de 9 kcal por gramo y, de las proteínas, de 4 kcal por
gramo. Se recomienda que en una dieta adecuada se ingieran alimentos que
proporcionen aproximadamente 3.000 kcal por día (según la actividad física que
se desempeñe),

15. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Tipo de energía química que se obtiene de la
combustión de ciertas sustancias que se produjeron
en el subsuelo a partir de la acumulación de
residuos en forma de compuestos de carbono,
procedentes de plantas, animales y de seres vivos
que vivieron hace millones de años.
Carbón, Petróleo y Gas natural
ENERGIA FOSIL

16. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
La energía radiante es la energía que poseen las ondas electromagnéticas como
la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos
(IR), etc. La característica principal de esta energía es que se propaga en el
vacío sin necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades
llamadas fotones.
La radiación electromagnética al moverse produce campos eléctricos y
magnéticos de oscilación uniforme o ondas.
ENERGIA RADIANTE

17. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL

18. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL

19. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
La energía solar es una fuente de energía de origen
renovable, obtenida a partir del aprovechamiento
de la radiación electromagnética procedente del
Sol.
La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido
aprovechada por el ser humano desde la
Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que
han ido evolucionando con el tiempo desde su
concepción. En la actualidad, el calor y la luz del
Sol puede aprovecharse por medio de captadores
como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores
térmicos, que pueden transformarla en energía
eléctrica o térmica. Es una de las llamadas energías
renovables o energías limpias, que pueden ayudar
a resolver algunos de los problemas más urgentes
que afronta la humanidad.
ENERGIA SOLAR

20. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Se denomina energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía, a aquella
que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potenciales
de la corriente del agua, saltos de agua o mareas
ENERGIA HIDRAULICA

21. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Energía eólica es la energía obtenida del
viento, es decir, la energía cinética generada
por efecto de las corrientes de aire, y que es
transmutada en otras formas útiles para las
actividades humanas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada
principalmente para producir energía eléctrica
mediante aerogeneradores
ENERGIA EOLICA

22. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
ENERGIA NUCLEAR
La energía nuclear o energía atómica es la energía que se libera
espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares

23. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
ENERGIA GEOTERMICA
Se denomina energía geotérmica a la energía almacenada en
forma de calor por debajo de la tierra. Esta definición incluye el
calor que se encuentra en las rocas, suelos y aguas termales,
cualquiera sea su temperatura, profundidad o procedencia. En
la actualidad, está considerada como una fuente de energía
renovable abundante y de explotación viable.

24. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
La energía mareomotriz es aquella que se obtiene a partir
del aprovechamiento de los movimientos de las masas de
aguas costeras ocasionadas por las mareas. Una de las
principales ventajas de la energía mareomotriz es que se
presenta de modo mas constante y predecible que la
energía eólica y la energía solar
ENERGIA MAREOMOTRIZ

25. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
CALOR (Q)
Energía de transición que fluye entre un sistema y el medio que lo rodea
debido a una diferencia de temperatura.
El calor está definido como la forma de energía (energía térmica) que se transfiere
entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran
a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término
calor significa simplemente transferencia de energía.

26. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
ESCALAS DE MEDICIÓN
ESCALAS RELATIVAS:
Toma como referencia el punto de congelación y ebullición de cualquier
sustancia
Grados Celsius
Toma como referencia un punto de congelación y ebullición del agua pura
Punto de congelación: 0°C (1 atm)
Punto de ebullición : 100°C (1 atm)
Grados Fahrenheit
Toma como referencia el punto de congelación y ebullición de una
solución saturada de cloruro de amonio
Punto de congelación: 0°F (1 atm)
Punto de ebullición : 250°F (1 atm)
TEMPERATURA:
Indicador de la cantidad de energía calorífica que a adquirido un cuerpo

27. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
ESCALAS ABSOLUTAS
Temperatura termodinámica: Kelvin (K), rankine (R)
Toma como referencia el cero absoluto:
CONVERSIONES DE ESCALAS
K= °C + 273,15
R= °F + 459,67
°C a °F:
Formula: C/5= (F - 32)/9
K a R
Factor de conversión: 1K= 1,8R
Variaciones de temperatura:
∆°C= 1,8 ∆°F

28. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
PRESIÓN (P)
P= F/A
PRESIÓN ATMOSFERICA (Po)
La presión que ejerce el aire a 0 msnm a 45° latitud (llamada también
presión barométrica)
Po = 1 atm = 760 mm Hg = 101325 Pa = 1,01 bar = 14.7 psi
PRESIÓN ABSOLUTA (P abs)
Parte del vacio absoluto

29. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
PRESION RELATIVA (Pr) o
PRESION CALIBRADA
Considerada una presión referencial
(P) igual a CERO, encima del cual
es positiva y debajo del cual es
negativa.

30. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
PRESION EN GASES
La presión relativa es la presión manométrica (Pm)
Esta puede ser positiva (cuando P ˃ 1 atm) o negativa
(cuando P˂ 1 atm)
La presión referencial es P= 1 atm, considerada como cero
Cuando la presión Pm es negativa se denomina presión
de vacio o de vacuometro
CONVERSION DE LA PRESION MANOMETRICA EN
ABSOLUTA
P abs= Pm + Po
Psia = psig + 14.7

31. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
PRESION EN LIQUIDOS
PA = P+ Po
P

32. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL

33. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
UNIDADES DE CONCENTRACION
A = componente de mayor concentración
(solvente)
B = componente de menor concentración (soluto)
B

34. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Porcentaje en peso o peso-peso (% p/p)
X = FRACCION EN PESO = mB/m, mA/m
mB = masa del soluto
mA = masa de solvente
mB + mA = m ( masa de solución)
%p/p = X.100

35. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Porcentaje en volumen o volumen-volumen (% v/v )
Y = FRACCION EN VOLUMEN = VB/V, VA/V
VA = volumen de componente mayor
VB = volumen de componente menor
% v/v = Y.100
• Supuesto:
VA + VB = V (volumen de solución o mezcla)

36. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Porcentaje peso volumen (% p/v)
% p/v = (peso de soluto/volumen de solución)x100
(mB/V)x100
gB/100ml

37. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Molar (M)
M = Nº moles soluto/volumen de solución en litros
(molB/litro)
(mmolB/ml)

38. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Normal (N)
N = Nº equiv-g de soluto/volumen de
solución en litros.
(equiv-gB/litro)
(meqB/ml)

39. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Molal (m)
Mo = Nº moles de soluto/peso de solvente en kg
( molB/kgA)
FORMAL (F)
F = peso molecular de soluto en g/volumen de solución en litros

40. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Concentraciones pequeñas
Para soluciones acuosas:
ppm = 1 parte de soluto/1000000 partes de solución
mgB/litro
mgB/kg
mlB/m3
ppmm = μg × g–1
ppmv = μg × ml–1
ppb = 1 parte de soluto/109 partes de solución
ppt = 1 parte de soluto/1012 partes de solución
10000 ppm = 1%

41. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
mezclas
a) %p/p:
Balance de masa: m1+ m2 = m3
Balance de soluto: x1m1+ x2m2 = x3m3
b) %p/v, M, N, ppm
(p/v)1V1 = (p/v)2V2 = (p/v)3V3
C1V1 + C2V2 =C3V3
c) % v/v
Supuesto: Volúmenes aditivos: V1+V2=V3
Y1V1 + Y2V2 = Y3V3

42. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
Densidad de una mezcla
Bajo el supuesto de volúmenes aditivos:
𝜌 =
𝑚1 + 𝑚2 + 𝑚3 … … …
𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 … … . .

43. Ingeniería
AGROINDUSTRIAL
GRACIAS