TERMOQUÍMICA. Verificación experimental de la ley de Hess.
I) Introducción.
La aplicación del primer principio de la Termodinámica al estudio de las reacciones
químicas, ha dado origen a la Termoquímica. Su principal interés es la determinación de los
calores absorbidos o desprendidos por las reacciones en las condiciones del experimento.
Por ejemplo, éste puede ser efectuado a presión constante cuando ocurre abierto al
ambiente exterior o a volumen constante cuando sucede en el interior de un reactor que está
cerrado.
La expresión diferencial del primer principio para un sistema cerrado sometido solo a una
presión hidrostática desde el ambiente es:
(1)
donde representa una diferencial inexacta. Además, E es la energía interna del sistema, V
su volumen, p la presión y Q el calor envuelto en el proceso. Desde la ecuación (1)
observamos que si V es constante, el calor Qv es igual a la variación de la energía interna, o
sea:
(2)
Para estudiar los procesos isobáricos o a presión constante es conveniente definir una nueva
función termodinámica H, denominada Entalpía, desde la expresión:
(3)
Desde las ecuaciones (1) y (3) es posible demostrar que:
(4)
Por lo tanto, si el proceso es isobárico el calor Qp envuelto será igual a la variación de
entalpía, o sea:
(5)
Las expresiones (2) y (5) son de gran importancia, pues resulta posible, en éstos casos,
determinar el calor utilizando funciones de estado como son la energía interna y la entalpía.
El calor específico molar puede ser definido en general desde la expresión:
(6)
donde T es la temperatura absoluta y n el número de moles. En esta forma, y con la ayuda
de las ecuaciones (1) y (4), tenemos las expresiones siguientes para los calores específicos
molares a volumen constante y a presión constante:
(7)
(8)
De esta forma, el calor que se requiere para cambiar la temperatura de una muestra de n
moles de una especie será:
(9)
(10)
