Termoquimica problemas resueltos

Solo disponible en BuenasTareas
  • Páginas : 9 (2032 palabras )
  • Descarga(s) : 0
  • Publicado : 15 de agosto de 2012
Leer documento completo
Vista previa del texto
Para aprender Termodinámica resolviendo problemas

Silvia Pérez Casas

TERMOQUÍMICA.
Estado estándar
El estado estándar de un elemento es el estado más estable de ese
elemento a 298.15K y 1 bar. Por ejemplo, el estado estándar del oxígeno es O2
gaseoso y el estado estándar del carbono es el carbono grafito.

Calor de formación
El calor de formación es el calor que se cede o se absorbeen la formación
de un mol de compuesto a partir de sus elementos en su estado estándar. A presión
constante, qP = ∆H 0 ; y a volumen constante, qV = ∆U 0 . En ambos casos el
f
f
subíndice " f " significa formación, y el superíndice " 0" significa que ese valor está
reportado a 1 bar de presión.
Por ejemplo, el calor de formación del agua es el calor asociado a la
siguiente reacción:

1H 2 ( g ) + O2 ( g ) → H 2O(l ) (que en este caso es de –285.83 kJ mol-1 a presión
2
constante);
y el calor de formación de la acetona es el calor asociado a la reacción:

1
3C ( grafito) + 3H 2 ( g ) + O2 ( g ) → CH 3COCH 3 (l ) (que en este caso es de –248.1 kJ
2
mol-1 a presión constante)
Por convención, el calor de formación de un elemento en su estado estándar,
es cero.

Ley deHess.
El calor asociado a una reacción no depende del número de etapas en que
se realiza la reacción, solamente depende de los reactivos y de los productos.
A presión constante, qP = ∆H y
∆H 0 reaccion =

∑ ∆H

0
f productos



∑ ∆H

0
f reactivos

y a volumen constante qV = ∆U
Material didáctico en revisión

58

Para aprender Termodinámica resolviendo problemas

SilviaPérez Casas

Relación entre ∆H y ∆U

∆H 0 = ∆U 0 + ( n productos − nreactivos ) gases RT
∆H 0 = ∆U 0 + ∆ngases RT

a la misma temperatura y presión.

Calor de combustión.
El calor de combustión de una substancia es aquél asociado a la reacción de
un mol de esta substancia con oxígeno para dar como productos CO2(g) y H2O(l).
Por ejemplo, la combustión del metano está representada por lareacción:

CH 4 ( g ) + 2O2 ( g ) → CO2 ( g ) + 2 H 2O (l ) , y el calor que se desprende de esta
reacción, es el calor de combustión.
Dependencia de ∆H con la temperatura.
0
0
∆H T 2 = ∆ H T 1 + ∫

T2

T1

( ∑ Cp productos − ∑ Cp reactivos ) dT

ecuación de Kirchhoff

T2

0
0
o bien, ∆H T 2 = ∆H T 1 + ∫ ∆Cpreaccion dT
T1

Dependencia de ∆U con la temperatura
0
0
∆U T 2 =∆ U T 1 + ∫

T2

T1

( ∑ Cv productos − ∑ Cv reactivos ) dT
T2

0
0
o bien, ∆U T 2 = ∆U T 1 + ∫ ∆Cvreaccion dT
T1

PROBLEMAS RESUELTOS.
1. La temperatura de una bomba calorimétrica aumenta en 1.59 K cuando se
hace pasar una corriente eléctrica de 3 A proveniente de una fuente de poder
de 12 V durante 25 s. Calcular la constante de la bomba.
Solución.
Con la fuente de poder seproporciona energía a la bomba calorimétrica que
produce un aumento de la temperatura de ésta. De acuerdo a la primera ley de
la Termodinámica:

Material didáctico en revisión

59

Para aprender Termodinámica resolviendo problemas

Silvia Pérez Casas

iVt = Ccalorimetro ∆T
Ccalorimetro =

iVt 3 A × 12V × 25s
=
= 566 JK −1
∆T
1.59 K

2. Cuando se queman 150 mg de naftaleno,C10H8(s) en un calorímetro a
volumen constante, la temperatura aumenta en 3.05 K. Calcular la constante
del calorímetro.
Solución.
De tablas obtenemos el calor de combustión a volumen constante del naftaleno:

∆U = - 5152 kJ mol-1
De acuerdo a la primera ley:

∆U 0 combustion naftaleno + ∆U 0 calorimetro = 0


0.125 g
( − 5152kJ mol −1 ) ⎜
⎟ + Ccalorimetro ∆T = 0
⎝ 128.18 g / mol ⎠Ccalorimetro = 1.647 kJ K −1
3. Cuando se queman 0.31 g gramos de α-D-glucosa en la bomba calorimétrica
del problema anterior, la temperatura aumenta en 2.93 K. Determinar el calor
de combustión molar de la glucosa a) a volumen constante, b) a presión
constante,
Solución.
a) Dado que la reacción se realiza en una bomba calorimétrica, el volumen se
mantiene constante, por lo tanto se mide...
tracking img