Termodinamica Celular
: Las vistas
moleculares y
macroscópicas
Distribución de Boltzmann
Distribución de probabilidad que describe distribución entre moléculas con diferentes estados de energia en un sistema de equilibrio.
Comprende las propiedades termodinámicas del sistema.
Termodinamica celular
Aplica a sistemas sin conocer detalles moleculares.
Mide temperatura, presión, tensión de membrana, etc.
La mecánica estadística estudia el comportamiento de muchas cantidades y deduce el comportamiento microscópico.
Relaciona termodinámica con leyes newtonianas o cuantum mecánico a nivel molecular.
Se puede pasar de estado improbable (números pequeños) a probable ( números grandes) .
Distribución de moléculas y energía
Equilibrio: minimizar energía y maximizar energía.
A nivel microscópico se describe por distribución de boltzmann.
La proporción de moléculas esta determinada por la energía de su estado .
Al aumentar la energía la concentración de moléculas de ese estado disminuye exponencial mente .
La distribución es consecuencia de interacción entre energía térmica y entalpia.
Alta entropia implica distribución homogénea de moléculas en todo el sistema.
Baja energía de moléculas en estado de menor energía.
Equilibrio termodinámico es minimizar energía y maximizar entropia.
Agregación molecular
Entropia de traslación asociada a la libertad de difundirse a lo largo del volumen.
Al unirse las moléculas se comparte esta entropia.
Equilibrio
Termico, se mantiene a la misma temperatura.
Estado estable, siempre tendrá la misma energía y materia.
La tierra es un estado estacionario.
Tomando en cuenta la transferencia de calor y otras formas de energía.
Esta diferencia se formaliza como entropia.
Energía irradiada por organismos .
Luz visible, UV, son energía útil.
Transferir una cantidad de calor a temperatura, el sistema aumenta la entropia .
La energía se adquiere de fuentes de baja entropia (luz solar y alimentos) y la utiliza en mecanismos bioquímicos, fisiológicos y ecológicos.
Entalpia
H= energia interna + presion x volumen
H=U + PV
Para cambiar el volumen se requiere un trabajo.
La energía necesaria la proporcionan las moléculas.
Energía libre de Gibbs
Proceso a temperatura constante.
El calor generado se transfiere a otro sistema y el absorbido llega de los alrededores.
La energía libre de Gibbs suma a la energía interna el trabajo por cambio de volumen.
Equilibrios
Electroquimicos
Entre especies ionicas. Se basan en la distribución de Boltzmann.
Relaciona el potencial eléctrico de una celda electroquimica con la concentración de iones.
Equilibrio de fases
Equilibrio entre liquido-vapor, o solido-liquido.
Los conceptos termodinámicos describen la distribución molecular.
Potencial quimico
Medida de la energía libre.
concentración de especies
Termodinamicamente se utiliza para derivar expresiones para potencial químico.
Presión osmótica
La ejerce un solvente por la membrana semipermeable.
La distribución de Boltzmann relaciona la concentración de especies en solución con presión osmótica.
Tensión superficial
Energía libre entre moléculas de agua de la superficie y las del interior.
Se realiza trabajo al introducir una molécula a la superficie.