Studio delle variazioni di energia durante una trasformazione

Presentazione sul tema: "Studio delle variazioni di energia durante una trasformazione"— Transcript della presentazione:

1 Studio delle variazioni di energia durante una trasformazione
TERMODINAMICA Studio delle variazioni di energia durante una trasformazione

2 E INTERNA = E CINETICA + E POTENZIALE
L’energia interna di un sistema comprende tutte le forme di energia che possono essere scambiate attraverso processi fisici semplici (non nucleari) o reazioni chimiche E INTERNA = E CINETICA + E POTENZIALE Energia cinetica di traslazione Energia cinetica di rotazione Energia di legame intermolecolare Energia di legame intramolecolare Energia vibrazionale

3 AMBIENTE TRASFORMAZIONE SISTEMA Cosa succede da un punto di vista energetico durante una trasformazione ?

4 “L’energia totale dell’universo resta costante”
L’energia complessiva del sistema e dell’ambiente nel corso di una trasformazione non cambia ergo “L’energia totale dell’universo resta costante”

5 - q + q + w - w w = lavoro q = calore - w: l’ambiente compie lavoro
SISTEMA w = lavoro - w: l’ambiente compie lavoro sul sistema + w: il sistema compie lavoro sull’ambiente q = calore + q: l’ambiente cede calore al sistema - q: il sistema cede calore all’ambiente

6 Equivalenza meccanica del calore
- w James Prescott Joule + q Equivalenza meccanica del calore Lavoro fatto Calorie fornite

7 variazione di temperatura
Energia termica q = m • c • DT variazione di temperatura massa (moli o g) capacità termica (calore specifico) quantità di calore necessaria ad innalzare di 1°C la temperatura di una massa unitaria di sostanza

8 I° principio della termodinamica
DE = Q - W La variazione di energia interna di un sistema, DE, in seguito a una trasformazione è uguale al calore assorbito dal sistema, Q, meno il lavoro compiuto dal sistema, W. E2 E DE = E2 – E1 +q E1 -w stato iniziale stato iniziale

9 materia sistema aperto energia sistema chiuso energia sistema isolato

10 DH = Q H = E + P•V DH = DE + P•DV DE = Q - P•DV DH = Q - P•DV + P•DV
Entalpia = energia a pressione costante essendo W=P•DV H = E + P•V DH = DE + P•DV DE = Q - P•DV DH = Q - P•DV + P•DV A pressione costante l’entalpia corrisponde al calore di reazione (relazione importante poiché nei sistemi biologici la maggior parte delle reazioni biochimiche avvengono a pressione costante) DH = Q

11 DH = HPRODOTTI - HREAGENTI
SISTEMA CHIMICO REAGENTI  PRODOTTI DH = HPRODOTTI - HREAGENTI Se DH < 0 la reazione è esotermica Se DH > 0 la reazione è endotermica N2H4 + H2O2  N2 + 4H20 2HgO  2Hg + O2 H H N2H4 + H2O2 2Hg + O2 ? ? - q + q N2 + 4H20 2HgO ? ? DH = Kcal/mole N2 DH = Kcal/mole O2

12 LEGGE DI HESS :. la variazione di entalpia che. accompagna una
LEGGE DI HESS : la variazione di entalpia che accompagna una trasformazione non dipende dal cammino percorso per passare dallo stato iniziale a quello finale H A A  B DH1 DH1 B B  C DH2 DH2 A  C DHTOT = DH1 + DH2 C

13 BOMBA CALORIMETRICA

14 Reazione di combustione del glucosio
C6H12O6(s) + 6O2(g)  6CO2(g) + 6H2O(l) O2 GLUC. + q CO2 H2O DT q = m • c • DT

15 Anche la cellula è una bomba calorimetrica ma la reazione di combustione del glucosio avviene in decine di tappe. Per la legge di Hess, comunque, la variazione di entalpia è identica a quella ottenibile in un’unica reazione.

16 Carboidrati (~ 4,5 cal/gr) Acidi grassi (~ 9,0 cal/gr)
Il fabisogno calorico giornaliero medio per l’uomo è circa 2500 Kcal/giorno. Questi viene coperto bruciando: Carboidrati (~ 4,5 cal/gr) Acidi grassi (~ 9,0 cal/gr) Proteine (~ 4,5 cal/gr) Volete perdere peso? Facile. Basta fare un po’ di calcoli e …….. qualche sacrificio

17 O2 CO2 H2O

18 Fabisogno calorico a riposo/ora 65 Kg ATP prodotto/giorno
FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA MITOCONDRIALE O2 + substrati + ADP+Pi H2O + prodotti + ATP NADH e- O2 H+ MICROCONDENSATORE membrana isolante Fabisogno calorico a riposo/ora = 100 Kcal => 116 Watt 65 Kg ATP prodotto/giorno ATP