Licenciatura En Fisica Material De Estudio Complementario

LICENCIATURA EN FÍSICA



Asignatura Química








Docentes a cargo:

Cristina S. Rodríguez y Stella M. Juárez















Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura

Universidad Nacional de Rosario

Nota importante.


Ciertos temas tienen en la bibliografía un desarrollo que no se ajusta adecuadamente a los objetivos de estaasignatura. Por ello es que en las siguientes páginas éstos temas se presentan desarrollados, en forma concisa y simple, y recomendamos que, al menos de manera inicial, aborden éstos por medio de la lectura consciente de las mismas para luego, si fuese necesario, profundizar con otros materiales bibliográficos seleccionados.


EQUIVALENCIA MASA-ENERGÍA
La teoría de la relatividad, enunciada porEinstein, sostiene que “masa” y “energía” son aspectos diferentes de una misma entidad. La ecuación que informa cuantitativamente la relación entre masa y energía es :
E = m c 2 donde:
E: energía liberada o absorbida en el fenómeno (unidad Joule)
m: masa destruida o creada en el fenómeno(unidad kg)
c: velocidad de la luz en el vacío (3x108 ms-1)

es claro que: a) si se libera energía es a costa de destruir materia; esto significa que la masa al final del fenómeno es menor que al comenzar, b) se puede llegar a crear materia en el sistema por absorción de energía; en estos casos la masa al final del fenómeno es mayor que al comienzo.

Problema 1.-Calcular la energía que se libera por la destrucción de un gramo de materia:
m = 1 g de materia = 0,001 kg = 1x10-3 kg
E = 1x10-3 kg (3x108 ms-1)2
E = 9x1013 J
lo que es igual a E = 2,16x1013 cal = 2,16x1010 kcal
una cantidad considerablemente alta de energía por cada gramode materia destruida.

En los fenómenos químicos exoérgicos la energía liberada es pequeña ya que la materia destruida es insignificante, no detectable por las balanzas, aún las más sensibles. En cambio, en los fenómenos nucleares, por ejemplo en la fisión o en la fusión nuclear, la materia destruida es significativa y de allí el tan elevado valor de energía que se libera en estos fenómenos,recordar que la fusión nuclear es la fuente de energía del universo.
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La resolución de la siguiente actividad terminará de aclarar el concepto.
Cuando se quema 1 g de hidrógeno, con suficiente cantidad de oxígeno, para formar agua (fenómeno químico) se libera una energíaigual a 285,83 kJ. Calcular cuantos gramos de materia ha desaparecido del sistema y se ha transformado en energía. R = 3,18x10-9 g.

Problema 2.- Calcular la energía que se libera en la destrucción de una unidad de Masa Atómica (u). Es necesario realizar este ejercicio ahora para que, más adelante, podamos hacer cálculos sencillos referidos a la escala de los átomos. Anteriormente habíamosdeducido que cada gramo de materia que se destruye, se libera una energía igual a 9 x 1013 J
1 g = 9 x 1013 J
¿y si se destruye una cantidad de materia igual a una “unidad de masa atómica” (1u)?... ¿cuanta energía se liberará ?
como 1 u = 1,66x10-24 g
y 1 g ------------- 9 x 1013 J
1,66 x 10-24 g------------- x = 1,494 x 10-10 J

y para adaptar este resultado a la escala atómica lo expresaremos en la unidad de energía electrón-Voltio (eV) :
como 1,6 x 10-19 J ----------------- 1 eV (ver Tablas)
1,494 x 10-10 J ------------ x = 9,34 x 10 8 eV

cada uma que se destruye significa la liberación...