Termodinamica

CURSO: QUÍMICA MENCIÓN MATERIAL QM N° 20

TRANSFERENCIA DE CALOR EN LAS REACCIONES

AGITADOR
ELECTRODOS PARA INICIAR REACCIÓN

TERMÓMETRO

CONTENDOR ADIABÁTICO ENTRADA DE 02 REACTOR

AGUA

CALORÍMETRO
Instrumento utilizado para medir no sólo la cantidad de calor transferida en una reacción química, sino que además permite cuantificar analíticamente parámetros como la capacidad calorífica de unasustancia. Técnicamente se compone de un recipiente adiabático (termo), aislado, un agitador mecánico, un termómetro y agua (agente aislante). En el reactor interno se lleva a cabo la reacción de transferencia térmica. Primeramente, se dispone el sistema a temperatura constante (equilibrio térmico). Luego se lleva a cabo la reacción química (transferencia de calor) y finalmente se mide el cambio detemperatura generado en el sistema. De este cambio se puede calcular el calor liberado o absorbido.

TERMOQUÍMICA
Cuando ocurre una reacción química, por lo general la temperatura del sistema cambia. Para regresar el sistema a su temperatura inicial debe haber flujo de calor entre él y su entorno. Si la reacción liberó calor, se dice que es una reacción exotérmica, si por el contrario el sistemabajó su temperatura y se requiere aplicar calor desde afuera se dice que es una reacción endotérmica. Se evidencia una reacción química exotérmica cuando el sistema libera calor al entorno. Los productos formados poseen menor energía que los reactantes, y por supuesto hay una variación de temperatura apreciable. En las reacciones endotérmicas el sistema absorbe calor y los productos contienen másenergía que los reactantes. La gran mayoría de las reacciones químicas no ocurren automáticamente. Se precisa de energía extra suficiente para provocar la colisión entre reactantes, y de este modo iniciar la reacción. Se define ENERGÍA DE ACTIVACIÓN, a la energía mínima necesaria para que ocurra una reacción química. Gráficamente se verifica por un aumento en la energía potencial de losreactantes. El umbral energético tiene un punto máximo que se define como “Complejo Activado”. Si los reactantes sobrepasan esta barrera de potencial, la brusca caída de energía hace espontánea la formación de producto.

C activado

C activado

H
Ea. directa Ea. inversa

Ea. inversa

H Productos
Ea. directa H

Reactivos
H

Productos

Reactivos

Esta relación entre reacciones químicas y energía es de granimportancia práctica ya que las fuentes energéticas que se usan en la vida diaria son reacciones exotérmicas. Entre ellas se pueden destacar las reacciones de combustión en los motores y equipos industriales; las reacciones bioquímicas en el cuerpo de los seres vivos a partir de los alimentos. Las reacciones endotérmicas las encontramos en el proceso de la fotosíntesis de los vegetales y también ennumerosas reacciones de fabricación de sustancias (reacciones de formación). En este intercambio de energía, la ecuación fundamental es la Ley de Conservación: “La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma” A partir de esta ley entendemos que si un sistema entrega calor, necesariamente hay otro sistema que lo recibe.

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CALOR Y CALORÍAS La unidad común de medida del calor es laCaloría (el Joule es la unidad internacional y equivale a 0,24 cal). Una caloría es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius. Si la sustancia fuera otra diferente del agua, la cantidad de calor necesaria para el mismo efecto sería distinta. Por esta razón existe una medida de calor específico particular para cada sustancia: Cp= Q / m ∆t estavariable se mide en (calorías) / (gramo ºC)

Tal como se definió la caloría, para el agua el valor de calor especifico es 1 cal/g ºC

A partir de la fórmula de calor específico, será posible calcular el calor implicado en un cambio de temperatura. Por ejemplo: Al calentar 400 gramos de agua de 10º a 35ºC la cantidad de calor es:

Q= m Cp ∆t = 40 (g) 1 (cal/g ºC) (35-10) (ºC) = 10000 cal

Algunos...