fisicoquimica

2.5.- CAPACIDAD CALORIFICA A VOLUMEN Y PRESION CONSTANTES, Y LA REACION ENTRE ELLAS.

La capacidad calorífica se define como la cantidad de calor que se necesita para elevar la temperatura de una sustancia dada en 1°C.
El calor específico es la cantidad de energía que se requiere para elevar la temperatura de 1g de la sustancia 1°C.

CAPACIDAD CALORÍFICA DE VARIAS SUSTANCIAS A CERCADE 25°C
Sustancia

Sustancia

Sustancia


Capacidad calorífica molar al
grad-1 mol-1

Capacidad calorífica molar al
grad-1 mol

Capacidad calorífica molar al
grad-1 mol







Gases


Líquidos


Sólidos

He
3.0
Hg
6.7
Au
0.0308
O2
7.0
H2O
18.0
Fe
0.106
N2
7.0
Etanol
27.0
C (diamante)
0.124
H2O
7.9
Benceno
32.4
Vidrio (pyrex)
0.2
CH4
8.6n-Heptano
53.7
Ladrillo
0.2
CO2
9.0


Al
0.215




Glucosa
0.30




Urea
0.50




H2O (0°C)
0.50




Madera
0.5

Capacidad calorífica molar

La capacidad calorífica molar de una sustancia a un volumen constante, Cv, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de una sustancia 1°C a volumen constante y a una temperatura dada.La capacidad calorífica molar de una sustancia a presión constante, Cp, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de una sustancia 1°C a presión constante y a una temperatura dada.
En la tabla siguiente se aprecian algunos valores de las capacidades caloríficas molares de algunos gases:
CAPACIDADES CALORÍFICAS MOLARES DE ALGUNOS GASES A 25°C



GasArgón
4.97
2.28
Hidrógeno
6.90
4.91
Nitrógeno
6.94
4.95
Oxígeno
7.05
5.05
Bióxido de carbono
8.96
6.92
Metano
8.60
6.59
Etano
12.71
10.65

Las capacidades caloríficas aumentan su valor numérico al aumentar la complejidad de la molécula de gas. Algunas consideraciones cinéticas indican que también los valores de Cp y Cv para los gases monoatómicos, además de ser lasmismas para todos esos gases, son también independientes de la temperatura. Para los gases poliatómicos se requiere energía calorífica para suministrar a las moléculas movimiento de rotación y movimiento de vibración. Como el grado de los efectos posibles de vibración aumenta con la complejidad de la molécula, el valor de la capacidad calorífica muestra un aumento paralelo. A diferencia de los gasesmonoatómicos, la capacidad calorífica de los gases poliatómicos aumenta con un incremento en la temperatura.

2.6.-FUNCION ENTALPIA

Es el calor contenido por una sustancia expresado por unidad de masa



Es una propiedad termodinámica (H); la cual es igual a la suma de energía interna (U) y el producto de la presión (P) por el volumen (V):





Es una de las propiedades másimportantes de calor, ya que se refiere a las relaciones que este tiene con otras formas de energía.


2.7.-CALCULO DE ENTALPIA EN CAMBIOS DE FASE

El sistema cambia de una fase líquida, sólida o gaseosa a otra fase complementaria. Los nombres de los cambios de fase son:

Cambio de fase
Nombre
Gas---líquido o sólido
Condensación
Sólido-----líquido
Fusión o licuación
Líquido----sólidoCongelación
Líquido----- gas
Vaporización
Sólido----gas
Sublimación


Hay también cambios de fase entre fases sólidas diferentes de la misma sustancia y entre diferentes líquidos. Nosotros estamos interesados en la termodinámica de los cambios reversibles que ocurren a °T y P constantes.

Un cambio de fase es visualmente una buena forma de almacenar energía. Se requiere solamente unacaloría para llevar un gramo de agua desde 99°C hasta 100°C, pero para llevar una gramo de agua liquida de 100°C a vapor a 100°C se requieren 540 calorías.

Nota* Los valores de Cp y λ para los materiales se obtienen de tablas de diferentes textos de Fisicoquímica, de Ingeniería Química o de Operaciones Unitarias.

CALCULO DE CALOR CONTENIDO EN UNA SUBSTANCIA.-

Calculemos ahora el calor...