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Todo lo relacionado con la termoquímica, conceptos, simulaciones y demás
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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etc. Validar estas relaciones se puede comprobar experimentalmente, y con eso la de los principios. (alonsoformula,S.F) También podemos mencionar algunos conceptos a tratar y entender el tema de la energía. Comenzando por energía misma que es definida como la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor y con este significado podemos de trabajo y calor. Trabajo que podemos definir como la energía que se utiliza para mover un objeto contra una fuerza y calor que es la fuerza empleada para incrementar la temperatura de un objeto. Al poder analizar los cambios de energía, es necesario enfocar nuestra atención sobre una parte limitada y bien definida del Universo y para ellos hay que dar seguimiento a los cambios de energía que ocurren. Lo que tomamos para analizar o estudiar es llamado sistema y todo su alrededor se conoce como entorno. Aquí vamos denotar algunos tipos de sistemas: Sistema abierto: este permite intercambiar con entorno así igual con la materia y energía y presentando ese cambio en forma de calor normalmente y presentando un ejemplo de este sistema es con la combustión de madera al aire libre, o una reacción química en un vaso de laboratorio abierto, que permite tanto el paso de calor a través de las paredes del recipiente como desprendimiento de gases. Sistema cerrado: este puede intercambiar energía con el entorno, pero no con la materia. Demostrando un ejemplo de este sistema, un recipiente cerrado de vidrio en el que se lleva a cabo una reacción química que desprende calor. Los gases formados no pueden abandonar dicho recipiente porque está cerrado con un tapón, pero el calor sí que puede desprenderse porque las paredes de vidrio son diatérmicas. Si tocamos el recipiente con las manos, lo sentiremos caliente. Sistema asilado: este se define como simplemente que no hace posible el intercambio ni de materia ni de energía. Mostrando un ejemplo de esta, lo que se conoce coloquialmente como un termo, que técnicamente es un vaso Dewar y esta es utilizada para transportar los café o infusiones con el objetivo de mantenerlos calientes por un periodo de tiempo más prolongado y dándonos a entender que este sistema es uno aislado y no admite el paso de materia y energía. No obstante, los sistemas aislados son teóricos, en la práctica siempre hay cierto intercambio leve de energía y al final, el café se acaba enfriando. (qumitube, S.F) Primera Ley de la Termodinámica La primera ley de la termodinámica relaciona el trabajo y el calor transferido intercambiado en un sistema a través de una nueva variable termodinámica, la energía interna. Dicha energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. La primera ley de la termodinámica la definimos como la relación que se encuentra en entre el trabajo, el calor y la energía interna de un sistema. Esta ley es otra forma en como la conservación de la energía se plantea en términos de variables termodinámicas. Relaciona el cambio de energía interna (∆U) de un sistema con el trabajo (W) efectuado por ese sistema y la energía calorífica (Q) transferida a ese sistema o desde él. Dependiendo de las condiciones, la transferencia de calor Q puede generar un cambio en la energía interna del sistema, ∆U. Sin embargo, debido a la transferencia de calor, el sistema podría efectuar trabajo sobre el entorno. Así, el calor transferido a un sistema puede ir a dar a dos lugares: a un cambio en la energía interna del sistema o a trabajo efectuado por el sistema, o a ambos. Por ello, la primera ley de la termodinámica suele escribirse como Q = ∆U + W.(Carlos, S.F).
Reacciones exotérmicas y endotérmicas: Poniéndonos desde el punto de vista del flujo de calor, podemos encontrar dos tipos de reacciones o procesos. Reacciones exotérmicas: en las que una reacción libera calor al ambiente. CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2H2O (ℓ) + Energía Esta reacción desprende calor al ambiente y este puede ser un vaso de precipitado con agua, y en este veremos el aumento que pasará en la temperatura del agua y su con el efecto que tendrá será aumentar la temperatura ambiente durante aquella reacción. Reacciones endotérmicas: básicamente estas son en las que hace el sistema reacciónate absorbe calor del ambiente y un ejemplo de esta reacción es la fusión del hielo. H2O (s) + Energía H2O (ℓ) El proceso absorbe calor del ambiente , en teoría de un vaso precipitado y la temperatura del agua disminuye. El efecto que tendrá la reacción es contrario a la exotérmica que envés de aumentar, esta disminuirá la temperatura ambiente “el efecto de una reacción endotérmica es disminuir la temperatura ambiente”. Entalpía La entalpía que se le proporciona a una función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación isobárica (es decir, a presión constante) en un sistema termodinámico (teniendo en cuenta que todo objeto conocido puede ser entendido como un sistema termodinámico), transformación en el curso de la cual se puede recibir o aportar energía. Es en tal sentido que la entalpía es numéricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestión. La entalpía total de un sistema no tiene la posibilidad de ser medida en su totalidad, al igual que la energía interna, en cambio, la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida experimentalmente. El cambio de la entalpía del sistema causado por un proceso llevado a cabo a presión constante, es igual al calor absorbido por el sistema durante dicho proceso. La entalpía la definimos por medio de la siguiente fórmula: Donde: H es la entalpía (en Julios por kilogramo). U es la energía interna (en Julios). p es la presión del sistema (en pascales). V es el volumen del sistema (en metros cúbicos). (química.es,S.F) La entalpía de reacción, es usada particularmente en las reacciones químicas y representa el calor liberado o absorbido durante la reacción; es calculada a través de la diferencia de entalpía entre los productos y reactivos:
El calor específico es característico para cada sustancia y, en el Sistema Internacional, se mide en julios por kilogramo y kelvin (J/(kg·K)). A título de ejemplo, el calor específico del agua es igual a: Del estudio del calor específico del agua se obtuvo, históricamente, el valor del equivalente mecánico del calor, ya que: ( Calorimetría, S.F) Bomba calorimétrica Este se compone de un recipiente de acero y se le conoce como la bomba que es resistente durante las reacciones a las altas presiones que se originan en el envase e irían conectado a un circuito de ignición al momento de iniciar las reacciones. La bomba está inmersa en un envase grande con agua y esta tiene la función de que durante las reacciones en el que la bomba absorbe el calor que se genera, esta hace que la variación de temperatura sea pequeña. El recipiente de agua se le proporciona de un termómetro y un agitador mecánico. Los cambios energéticos se miden prácticamente a volumen y temperatura constantes, por lo que no se realiza trabajo en las reacciones que ocurren en la bomba. ( Bolivar,2019) La Ley de Hess La ley de Hess nos dice que alteraciones en una reacción química generales igual a la suma de los cambios de energía en las reacciones individuales que la componen. El cambio de entalpía de una reacción química (el calor de reacción a presión constante)en el que los estados iniciales y finales no dependerían de las rutas entre aquellos estados. La ley es una variación de la primera ley de termodinámica y conservación de energía y siendo ejemplo de esta. Calcular la entalpía de la reacción a partir de las entalpías de combustión del carbono, del hidrógeno y del metano.( Diego, 2008)
Objetivos Utilizaremos de manera apropiada los conceptos termodinámicos fundamentales para ejecutar los análisis prácticos referentes a los experimentos. Aprender los conceptos básicos de la termoquímica y el rol que ejecuta en los varios puntos de la calorimetría. Adquirir los conocimientos básicos de la termoquímica y así poder aplicarlos más tarde en un futuro en donde tengamos la necesidad de usarlo correctamente y entiendo los procesos que se hacen en práctica y sus fundamentos esenciales. Podremos en práctica la calorimetría y así observar y analizar los procesos y entender por qué se lleva a cabo en la simulación. Estudiar la influencia que tiene la temperatura y calor en distintas condiciones que alteren su equilibrio. Desarrollar los experimentos del calorímetro y analizar las diferencias y resultados que la temperatura, líquidos, solidos, calor cambian los factores entorno al proceso que se haya hecho en su ejecución. Aplicar de las formulas de la calibración del calorímetro
Observe los videos que se muestran a continuación, tomando nota de las explicaciones que se exponen y, luego conteste las preguntas propuestas en los ítems de abajo: Video N° 1: Calor y Temperatura (6:45 min) https://youtu.be/PW_F_AhQ2P Video N° 2: ¿Qué es el calor REALMENTE? (5:48 min) https://youtu.be/HRJ0jgBeIIg Video N° 3: Leyes de la Termodinámica/ Ley Cero – (5:00 min) https://youtu.be/gcx46xGxBqc Preguntas:
Un proceso endotérmico es aquel que absorbe energía y un proceso exotérmico es aquel que libera energía.
Propiedades Objeto 1 Objeto 2 Sustancia Litio Agua Cantidad (g) 10 g 100 g Temperatura (°C) 20°C 20°C Calor específico (J/g °C) -34.4 4. Temperatura final °C 37.73°C 37.73°C
Y Qcal = - ( QaguaF + QaguaC) Entonces Qcal = - ( 15062.4 J + (- 15062.4)) = 0
