5. Aplicaciones energéticas de las reacciones químicas.

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Pre-conocimiento

Calentando y enfriando, sin electricidad ni combustible.

Imagen de Easy way, Uso no comercial

Para el tratamiento de lesiones deportivas se utilizan bolsas de plástico como las de la imagen.

Se trata de bolsas que tienen dos recipientes, que se ponen en contacto cuando la bolsa se manipula como se indica en las instrucciones. En uno de los recipientes hay agua y en el otro una sal, de manera que cuando la sal se disuelve se desprende calor, como sucede con el cloruro de calcio, o se produce una disminución de temperatura, como es el caso del nitrato de amonio. Los procesos de disolución se producen sin tener que forzarlos, pero uno es exotérmico y el otro endotérmico.

Según sea el tratamiento, se utiliza un tipo u otro de bolsa.

 


Aprovechamiento como combustibles

Imagen de Seldon, Dominio público

Los combustibles son sustancias que cuando se queman (reacción con oxígeno) desprenden una gran cantidad de energía en forma de calor. La madera y el carbón se utilizaron desde las primeras máquinas de vapor, por lo que los países con minas de carbón y grandes explotaciones forestales fueron los que más rápidamente se desarrollaron. Actualmente se utilizan gases como el gas ciudad (que es fundamentalmente metano) y gases licuados como propano y butano, además de gasolina, gasoil, etc, usados en automoción.

Para comparar diferentes combustibles se utiliza su calor de combustión, que es el calor desprendido por mol de sustancia que se quema. A veces, estos calores de combustión se expresan por unidad de masa (g, kg) de sustancia quemada, en lugar de por mol, y se les denomina habitualmente entalpía específica. El hidrógeno tiene una entalpía específica de -143 kJ/g, mientras que la del butano es de -46 kJ/g: el hidrógeno produce casi tres veces más energía que el butano.

Por esa razón se están desarrollando proyectos para extender el uso del hidrógeno como combustible. Además, presenta la ventaja adicional de queproduce H2O y no CO2 al quemarse, y así no contribuye a aumentar el efecto invernadero. Quedan por resolver los problemas relacionados con la producción de hidrógeno y su almacenamiento, ya que es un gas muy explosivo en contacto con el aire.



Valor energético de los alimentos

 


Banco de imágenes del ITE

Mantener la vida necesita energía, y no solamente para poder interaccionar con el entorno, sino aunque solo sea para mantener la temperatura corporal: como es más alta que la del entorno, el animal cede energía, y tiene que obtenerla de alguna forma.

Los alimentos son esa fuente de energía necesaria. Hay obligación legal de especificar en las etiquetas su contenido energético, que se suele indicar en kcal o kJ por gramo (recuerda que una caloría equivale a 4,18 julios).

Por ejemplo, un gramo de mantequilla proporciona 34 kJ por gramo consumido. Como la cantidad de energía necesaria para una persona de edad y peso medios es de unas 2200 Kcal (sobre 9200 kJ), con 270 g de mantequilla queda cubierta esa necesidad energética, pero no la alimentaria.

La gasolina proporciona aproximadamente la misma cantidad de energía por gramo de combustible, pero para producir energía se tiene que quemar, mientras que la mantequilla de transforma químicamente en el estómago, sin quemarse.

 


 Banco de imágenes del ITE

Metalurgia y obtención de los metales.

La edad de los metales es una de las grandes etapas en las que tradicionalmente se ha dividido la prehistoria. Siguió a la edad de piedra y durante ella el hombre empezó a fabricar objetos de metal fundido. El cobre, el oro y la plata fueron los primeros metales utilizados en la prehistoria, debido a que pueden encontrarse en la naturaleza en su estado nativo. A la edad del cobre siguió la del bronce y a ésta edad del hierro. El uso de los metales significó un gran avance técnico que repercutió de diversas formas en la conformación de la civilización humana.

La metalurgia es la técnica de tratamiento y obtención de metales a partir de los minerales metálicos correspondientes.  El proceso conlleva diversos procesos físicos de separación, clasificación y enriquecimiento del mineral, que normalmente culminan con el proceso de transformación en óxidos metálicos, de los que finalmente se obtiene el metal por reducción de los óxidos metálicos con carbón a altas temperaturas. Este proceso es endotérmico y requiere la aportación de una gran cantidad de energía.