Termodinámica

1. TERMODINÁMICA
ESTUDIA: la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y su
capacidad para producir un trabajo.
SISTEMA TERMODINÁMICO: (también denominado sustancia de
trabajo) se define como la parte del universo objeto de estudio. Se trata de
una región del espacio dentro de la cual existen diferentes componentes
que interactúan entre sí, intercambiando energía y en ocasiones masa.
Posee una frontera, entorno y universo.
REPRESENTACIÓN DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS TERMODINÁMICOS
ESTADO DEL SISTEMA
 Sistema aislado: es aquél que no intercambia ni materia ni energía con
los alrededores.
 Sistema cerrado: es aquél que intercambia energía (calor y trabajo)
pero no materia con los alrededores (su masa permanece constante).
 Sistema abierto: es aquél que intercambia energía y materia con los
alrededores.
FUNCIÓN DE ESTADO (especificando los tipos de variables de
estado)
Magnitudes intensivas

2. Son aquellas que tienen el mismo valor en todos los puntos de un sistema en
equilibrio, independientemente del tamaño de éste. Magnitudes intensivas son:
 la presión
 la temperatura
 las magnitudes específicas (definidas más adelante)
 …
Magnitudes extensivas
Son proporcionales al tamaño del sistema, de forma que si el sistema se corta por
la mitad, sus valores se reducen a la mitad (cosa que no ocurre con las magnitudes
intensivas). Son magnitudes extensivas:
 la masa
 el volumen
 el número de moles
 la energía
 la entropía
 …
A partir de las magnitudes extensivas se define una serie de magnitudes intensivas
conocidas como:
Magnitudes específicas
se obtienen dividiendo la magnitud en cuestión por otra magnitud extensiva. Así
tenemos magnitudes espécificas
 por unidad de masa. Así tenemos el volumen específico
la energía por unidad de masa, la entropía por unidad de masa, etc.
 por unidad de volumen. El ejemplo más característico es la densidad de
masa, igual a la masa por unidad de volumen:
En un sistema homogéneo en equilibrio, la densidad de masa es la misma en todos
los puntos, por lo que no es preciso emplear diferenciales.
 por número de moles. Al tratar con gases, es usual definir también cantidades
específicas dividiendo por el número de moles del sistema. Así tenemos el
volumen molar (que sería el volumen ocupado por un mol), la capacidad
calorífica molar, etc.
PROCESOS TERMODINÁMICOS
 Isobárico: presión constante.

3.  Isotérmico: temperatura constante
 Isométrico: es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece
constante
http://laplace.us.es/wiki/index.php/Sistemas_termodin%C3%A1micos_(GIE)
http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/termo1p/sistema.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_isot%C3%A9rmico
Fotosíntesis.
La fotosíntesis es laconversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la
energía que aporta la luz. En este procesola energía luminosa se transforma en
energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP)la primera molécula en la
que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad,el ATP se usa para
sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además,se debe de tener en
cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la
fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio
terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindiblepara
la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De todas
las células eucariotas, únicamente las fotosintéticas presentancloroplastos,unos
orgánulos que usan la energía solar para impulsar la formaciónde ATP y NADPH,
compuestos utilizados con posterioridad para el ensamblaje de azúcares y otros
compuestos orgánicos.Al igual que las mitocondrias,cuentan con su propio ADN y
posiblemente se hayan originado como bacterias simbióticas intracelulares (Teoría
endosimbiótica).
En las células meristemáticas se encuentran proplastos,que no tienen ni membrana
interna, ni clorofila, ni ciertos enzimas requeridos para llevar a cabo la fotosíntesis.En
angiospermas y gimnospermas eldesarrollo de los cloroplastoses desencadenado
por la luz, puesto que bajo iluminación se generan los enzimas en el interior del
proplasto o se extraen del citosol,aparecen los pigmentos encargados de laabsorción
lumínica y se producencon gran rapidez las membranas, dando lugar a los grana y las
lamelas del estroma.14
A pesar de que las semillas suelen germinar en el suelo sin luz, los cloroplastosson
una clase de orgánulos que exclusivamente se desarrollan cuando el vástago queda

4. expuesto a la luz. Si la semilla germina en ausencia de luz, los proplastos se
diferencian en etioplastos,que albergan una agrupación tubular semicristalina de
membrana llamada cuerpo prolamelar. En vez de clorofila, estos etioplastos tienen un
pigmento de color verde-amarillento que constituye el precursor de la misma: es la
denominada protoclorofila.14
Después de estar por un pequeño intervalo de tiempo expuestos a la luz, los
etioplastos se diferencian transformándoselos cuerpos prolamelares en tilacoides y
lamelas del estroma,y la protoclorofila,en clorofila. El mantenimiento de la estructura
de los cloroplastos está directamente vinculada a la luz, de modo que si en algún
momento éstos pasan a estar en penumbra continuada puede desencadenarseque
los cloroplastos vuelvan a convertirse en etioplastos.14
Además,los cloroplastos puedenconvertirse en cromoplastos,como sucedeen las
hojas durante el otoño o a lo largo del procesode maduración de los frutos (proceso
reversible en determinadas ocasiones).Asimismo,los amiloplastos (contenedoresde
almidón) puedentransformarse en cloroplastos,hecho que explica el fenómeno porel
cual las raíces adquieren tonos verdosos alestar en contacto con la luz solar.
La fotosíntesis se llevaa cabo en dos fases que son la fase oscura y la fase luminosa.
Fotosíntesis Fase oscura
La fase oscura de la fotosíntesis sonun conjunto de reacciones independientesde la
luz (mal llamadas reacciones oscuras porque puedenocurrir tanto de día como de
noche, mas se llaman así por la marginación fotogénicaya que se desarrolla dentro de
las células de las hojas y no en la superficie celular de las mismas)que convierten el
dióxido de carbono, el oxígeno y el Hidrógeno en glucosa. Estas reacciones,a
diferenciade las reacciones lumínicas (fase luminosa o fase clara), no requieren la luz
para producirse (de ahí el nombre de reacciones oscuras). Estas reacciones toman los
productos de la fase luminosa (principalmente el ATP y NADPH) y realizan más
procesos químicos sobre ellos.Las reacciones oscuras son dos: la fijación del carbono
y el ciclo de Calvin.
Esta fase es así llamada por no necesitar de la luz para efectuarse.Se lleva a cabo
dentro de los *cloroplastos*tanto en el día como en la noche. En esta fase se utilizan

5. los hidrógenos liberados y la energía química formada en la *fase luminosa* junto con
el dióxido de carbono absorbido delmedio ambiente para formar moléculas grandes
de azúcar como la glucosaa y el almidón. Esta fase consiste es de construcción,en la
que gracias a la energía obteniday ?piezas? pequeñas como el carbono obtenido del
dióxido de carbono y el hidrógeno se forman grandes moléculas.
En esta fase,se va a utilizar la energía química obtenidaen la fase luminosa, en
reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementosC, H, y S, con el fin de
sintetizar glúcidos,aminoácidos y otras sustancias.
Las plantas obtiene el CO2 del aire a través de las estomas de sus hojas. El proceso
de reduccióndel carbono es cíclico y se conoce como Ciclo de Calvin., en honor de su
descubridorM. Calvin. Otro proceso es el de la fijación de carbono acontinuacion se
explicara cada uno de ellos.
Fijación del carbono
La fijación del carbono es el primer paso de las reacciones oscuras.El carbono
proveniente del CO2 este es "fijado" dentro de un gran carbohidrato. Tres pueden ser
los caminos (procesos)que existen para que este tipo de reacciónocurra: Fijación del
carbono C3 (la más común), fijación del carbono C4, y CAM.
• La fijación del carbono C3 ocurre como el primer paso del ciclo de Calvin en
todas las plantas. La enzima RuBisCO cataliza la reacción entre la ribulosa-1,5-
bisfosfato (una pentosa, es decir un monosacárido de 5C)con el CO2, para crear 1
molécula de 6 carbonos, que es inestable y se separara en 2 moléculas de
fosfoglicerato que contienen 3 átomos de carbono cada una.
• En las plantas C4, el dióxido de carbono, en vez de ingresar inmediatamente al
ciclo de Calvin, reacciona con el fosfoenolpiruvato por acción de la enzima
fosfoenolpiruvato carboxilasa originando oxalacetato, que es convertido

6. posteriormente en malato. El malato es llevado a las células de la vaina, en donde es
descarboxilado,produciendo el CO2 necesario para el ciclo de Calvin, además de
piruvato.
• Las plantas CAM realizan un proceso similar;se da en las crasuláceas que,
como adaptación a ambientes desérticos;estas plantas cierran sus estomas de día y
por tanto no podría captar CO2 para realizar la fotosíntesis;lo absorbenpor la noche,
cuando los estomas se abren y lo incorporan, como en las plantas C4 al
fosfoenolpiruvato que acaba transformándoseen malato. El malato suministra, durante
el día, el CO2 necesario para el ciclo de Calvin.
Ciclo de Calvin
El ciclo de Calvin (también conocido como ciclo de Calvin-Benson o fase de fijación
del CO2 de la fotosíntesis)consiste en una serie de procesos bioquímicos que se
realizan en el estroma de los cloroplastos de los organismos fotosintéticos.Fueron
descubiertosporMelvin Calvin y Andy Bensonde la Universidad de California
Berkeley mediante el empleo de isotopos radiactivos de carbono.
Descripción
Durante la fase luminosa de la fotosíntesis,la energía lumínica ha sido almacenada en
moléculas orgánicas sencillas e inestables (ATP), que aportarán energía para realizar
el procesoy poderreductor, es decir,la capacidad de donar electrones (reducir) a otra
molécula (dinucleótido de nicotinamida y adenina fosfato o NADPH+H+). En general,
los compuestos bioquímicos más reducidos(es decir,los que tienen mayor cantidad
electrones)almacenan más energía que los oxidados (con menos electrones)y son,
por tanto, capaces de generar más trabajo (por ejemplo,aportar la energía necesaria
para generar ATP en la fosforilacionoxidativa). En el ciclo de Calvin se integran y
convierten moléculas inorgánicas de dióxido de carbono en moléculas orgánicas
sencillas a partir de las cuales se formará el resto de los compuestosbioquímicos que
constituyen los seres vivos. Este proceso tambiénse puede, por tanto, denominar
como de asimilación del carbono.

7. La primera enzima que interviene en el ciclo y que fija el CO2 atmosférico uniéndoloa
una molécula orgánica (ribulosa-1,5-bifosfato)se denomina RuBisCO (por las siglas
de Ribulosa-1,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa).
Para un total de 6 moléculas de CO2 fijado, la estequiometríafinal del ciclo de Calvin
se puede resumir en la ecuación:
6RuBP + 6CO2 + 12NADPH+ 18 ATP + 12H+ + 6H2O → 6RuBP + C6H12O6 +
12NADP+ + 18ADP + 18 Pi
que representaría la formación de una molécula de azúcar-fosfato de 6 átomos de
carbono (hexosa) a partir de 6 moléculas de CO2.
Fase luminosa
La fase luminosa, fase clara, fase fotoquímicao reacciónde Hill es la primera etapa de
la fotosíntesis,que convierte la energía solar en energía química. La luz es absorbida
por complejosformadospor clorofilas y proteínas. Estos complejosclorofila-proteína
se agrupan en unidades llamadas fotosistemas,que se ubican en los tilacoides
(membranas internas) de los cloroplastos.Se denomina fase luminosa o clara, ya que
al utilizar la energía lumínica, sólo puede llevarse a cabo en condiciones de alta
luminosidad, ya sea natural o artificial.
Tipos de fotosistemas
El fotosistemaI (PSI) y el fotosistemaII (PSII)son los encargados de captar la luz y
de emplear su energía para impulsar el transporte de electrones a través de una
cadena de aceptores.El complejo antena de dichos fotosistemas atrapa fotones de la
luz, elevando los electrones a niveles más altos que su estado cuántico fundamental, y
esta energía se va transportando entre diferentes moléculas de clorofila por
resonancia, hasta que en el centro del fotosistemaII se produce la fotólisis del agua,
rompiéndolaen medio,originando O, 2 protones (H+) y dos electrones.El oxígeno se
unirá con el sobrante de otra molécula de agua, para crear oxígeno atmosférico(O2);

8. los protones translocados al interior del tilacoide contribuyen a crear un gradiente
electroquímico,que será utilizado por la ATPasa, y los electrones repondránla
carencia electrónicade la clorofila original.
Existen otros dos complejos de proteínas que no están unidos a clorofilas en las
membranas de los tilacoides:el complejo delcitocromo b6f y el complejo de la ATP-
sintasa.
El citocromo b6f es un intermediario en el transporte de electrones entre el
fotosistemaII y el fotosistemaI, capaz de crear un gradiente de energía química que
será empleado porel complejo ATP sintasa para generar ATP,en un proceso llamado
fotofosforilación.La función del fotosistemaII está asociada a la descomposición
(fotolisis)de las moléculas de agua (H2O) en 2 protones (H +) y O2. Los dos
electrones que procedíande los átomos de hidrógeno de la molécula de agua son
captados por el llamado centro de reaccióndel fotosistemaII (P680),elevados a un
nivel energético superiorpor la energía que proporcionala luz, captada por el
fotosistemaII y una serie de proteínas asociadas a clorofilas y otros pigmentos
fotosintéticos(carotenoides)llamadas complejos antena. Desde el nivel energético
más alto el electrón puede ir "descendiendo" (como elagua almacenada en una presa)
hacia estados energéticosmás bajos a través de una cadena transportadora de
electrones en la que participan una molécula denominada plastoquinona, el complejo
del citocromo b6f y una proteína denominada plastocianina.
Durante este camino parte de la energía del electrónes destinada (por mediacióndel
citocromo b6f)a crear un gradiente de energía a través de las membranas de los
tilacoides que será empleado para la síntesis de ATP por la ATP sintetasa.
El procesonuevo, tiene analogía con la producciónde electricidad durante el paso del
agua almacenada en una presa a través de las turbinas. La plastocianina transporta
los electrones hasta el fotosistemaI, que también posee un centro de reacción (P700)
y un complejo antena asociado para la captación de luz.
Los electrones que llegan a PSI son de nuevo impulsados por la energía de la luz a
un nivel energético superiory también transportados a través de una nueva cadena de
aceptores hasta llegar a una molécula final aceptora, el NADP+. Esta molécula, que
capta finalmente los electrones será empleada, junto al ATP producido,en la fase
posteriorde la fotosíntesisciclo de Calvin para convertir el dióxido de carbono
atmosférico (o disuelto en el agua en medios acuáticos)en materia orgánica.

9. http://portaldelafotosintesis.blogspot.mx/2012/11/fotosintesis.html