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CALOR DE COMBUSTIÓN
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA o PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.
“Establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien éste intercambia calor con otro, la energía interna del sistema cambiará”. La energía del universo es constante.
ΔUsistema + ΔUalrededores = 0
ΔUsistema = - ΔUalrededores
ΔUsistema + ΔUalrededores =ΔUuniverso
ΔUuniverso= 0 , Uuniverso= cte
dU = !Q +!W
cambios finitos
cambios infinitesimales
Variaciones de la energía interna
U =U T ,V( )
dU =!U!T"
#$
%
&'V
dT +!U!V"
#$
%
&'T
dV Coeficientes de respuesta (derivadas parciales)
!U!T"
#$
%
&'V
dU = !Q +!WPara:
!W = 0Si V = cte: dUU1
U 2
! = !Q!
!U = QVEn un proceso isocórico, la variación de la energía interna equivale al calor transferido.
TERMOQUÍMICA
Es un área de la termodinámica experimental que se encarga del estudio y la cuantificación de la cantidad de calor cedida o absorbida por una reacción química.
REACCIÓN DE COMBUSTIÓN
CH3OH(l)+ 32
O2(g)!CO2(g)+ 2H2O(l)
reactivos productos
ECUACIÓN TERMOQUÍMICA
!Hr298.15K0 = !726.76 kJ/mol
Signo del calor asociado al proceso químico: Exotérmico Qr < 0 Endotérmico Qr > 0 Si P = cte (Qr)p = ΔHr Si V = cte (Qr)V = ΔUr
C(grafito) +O2 (g ) (g)!CO2(g )
Formación del dióxido de carbono
Entalpía de formación
Es la cantidad de calor a presión constante que absorbe o cede una reacción química para formar 1 mol de un compuesto a partir de sus elementos a condiciones estándar ( 1 bar y 298.15 K)
!Hr298.15K0 = !393.51 kJ/mol
Para los elementos a condiciones estándar 298.15 k y 1 bar : ∆Hºf 298.15 K = 0
SUSTANCIA: ΔHºf, 298.15 K / (kJ/mol) C6H5COOH (s) -‐384.80
O2 (g) 0 CO2 (g) -‐393.51 H2O (l) -‐285.83
0 0 0, ,r i f i j f j
i jH n H productos n H reactivosΔ = Δ − Δ∑ ∑
!Hr298.15K0 = (7)(!393.51 kJ/mol)+(3)(! 285.83 kJ/mol)! (1)(!384.80kJ/mol)
Entalpía de reacción
C6H5COOH(s) +152O2 (g ) ! 7CO2 (g ) +3H2O(l )
!Hr298.15K0 = !3227.26 kJ /mol
!Hr0 = !Ur
0 +!(PV )
H U PV= +
( ) ( )PV nRTPV nRT=
Δ = Δ
0 0 ( )r r gasesH U n RTΔ = Δ +Δ
0 0 ( )r r gasesU H n RTΔ = Δ −Δ
,gases prod. ,gases react.( )gases i ji j
n n nΔ = −∑ ∑
Relación entre ΔH y ΔU
A T = cte:
Para fases condensadas V ≈ cte por efecto de T y P además: V (g) >> V (s) y V (g) >> V (l) Por lo tanto el volumen de las fases condensadas se desprecia
Gas ideal:
06 5 2 2 2
15 JC H COOH( ) O ( ) 7CO ( ) 3H O( ) 32272602 molrs g g l H+ → + Δ = −
15 1( ) 72 2gasesnΔ = − = −
( )0 J 1 J J3227260 8.314 298.15K 3226020mol 2 molK molrU
⎛ ⎞⎛ ⎞Δ = − − − = −⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠
0 cal6319.97gcombUΔ = −
0 J 1 cal 1 mol3226020mol 4.184 J 122 grU
⎛ ⎞⎛ ⎞⎛ ⎞Δ = − ⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠⎝ ⎠⎝ ⎠
0 0 ( )r r gasesU H n RTΔ = Δ −Δ
Calor de combustión del ácido benzóico a volumen constante: