Termoquímica: Resumen, Ejercicios de Fisicoquímica

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Termoquímic

a

Víctor Armando Cardeña

Sánchez

Universidad Autónoma de

Yucatán

Facultad de Ingeniería

Fisicoquímica

Sistema

Se define como cualquier porción del universo aislado en

un recipiente inerte, que puede ser real o imaginario, con el

fin de estudiar el efecto de las diversas variables sobre él.

Podemos tener sistemas abiertos, cerrados o aislados.

Entalpía de un sistema

Los cambios térmicos a presión constante se expresan más

adecuadamente mediante otra función H que se denomina entalpía. Es

definida por la relación

𝐻 = 𝐸 + 𝑃𝑉

Donde P y V son la presión y el volumen del sistema y E la energía.

Podemos obtener la diferencia de entalpías de la siguiente manera:

∆ 𝐻 = 𝐻

2

− 𝐻

1

∆ 𝐻 = ∆ 𝐸 + 𝑃 ∆ 𝑉

La variación de entalpía la entendemos como la energía absorbida o

desprendida en un proceso a presión constante

𝐸𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝 í 𝑎 ( 𝐻 ) = 𝑈 + 𝑝𝑉

Al ser una función de estado podemos conocer sus variaciones, así que

vamos a tomar incrementos de esta ecuación y relacionarla con la

fórmula

∆ 𝐻 = ∆ 𝑈 + ∆ ( 𝑝𝑉 ) + 𝑉 ∆ 𝑝

𝑞 + 𝑉 ∆ 𝑝 → ∆ 𝐻 = 𝑞

𝑝

∆ 𝑈 = 𝑞 + 𝑤 = 𝑞 − 𝑝 ∆ 𝑉 →𝑞 = 𝑈 + 𝑝 ∆ 𝑉

Capacidad calorífica

Se trata de la energía que se precisa para poder aumentar la

temperatura en una sustancia.

𝐶 =

𝑑𝑞

𝑑𝑡

→𝐶 =

𝑑𝐸 + 𝑝𝑑𝑉

𝑑𝑇

Cuando el volumen se mantiene constante dV=

(

)

𝑉

Esta ecuación es la relación termodinámica que define Cv y nos

dice que es la velocidad de cambio de la energía interna con la

temperatura a volumen constante.

Sin embargo, cuando la absorción de calor ocurre reversiblemente

a presión constante entonces p=P.

𝐶

𝑃

=

(

𝜕 𝐸

𝜕 𝑇

)

𝑃

• 𝑃

(

𝜕 𝑉

𝜕 𝑇

)

𝑃

Si diferenciamos la ecuación de entalpías con respecto a T a

presión constante tenemos como resultado final lo siguiente:

𝑃

𝑃

El calor molar de combustión del naftaleno (P.M. = 128.17) es -1228.2 kcal/mol. Si se queman 0.3000 g del mismo en un

calorímetro, se produce un aumento de temperatura de 2.050°C. ¿Cuál es la capacidad calorífica total del calorímetro?

Resolución:

Calor liberado en la combustión.

Capacidad calorífica del calorímetro.

Procesos isotérmicos

y adiabáticos

Un proceso isotérmico es

cualquiera realizado de manera

que la temperatura permanece

constante durante toda la

operación.

Un proceso adiabático es aquel

en el que no hay absorción ni

desprendimiento de calor en el

sistema.

Reversibilidad

Cualquier proceso que se conduce de forma que en cada

etapa la fuerza impulsora es sólo infinitesimalmente

mayor que la opuesta y que puede invertirse al

incrementar esta un infinitésimo se denomina proceso

reversible y otro que no satisface estos requisitos se llama

irreversible.

Termoquímica

Es una rama de la

fisicoquímica que trata los

cambios térmicos asociados

a las transformaciones

químicas y físicas. Su

objetivo es la determinación

de la energía calorífica

cedida o captada en los

distintos procesos.

Resolución:

 Invertir (a) y multiplicarla por 2



Invertir (b)

 Multiplicar por 2 (d)

 Reducir las ecuaciones:

Para la reacción Los valores de Cp () son: grafito, 2.066; (g), 8.025; CO(g), 6.965; y

(g) 6.892. Calcular el valor de a 125°C.

Resolución:

Conociendo podemos inferir a una temperatura cualquiera.

Donde:

Sustituyendo en la segunda ecuación:

Sustituyendo en la primera ecuación:

Tres moles de un gas ideal a 27°C se expanden isotérmica y reversiblemente desde 20 hasta 60 litros.

Calcular

Resolución:

Como la expansión es isotérmica, podemos deducir que. Por lo que usaremos esta fórmula para

encontrar W

Como es un gas ideal:

Sustituyendo valores:

Usando la primera ley de la termodinámica podemos calcular el valor de Q: