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Capacidad calorífica

Capacidad calorífica. CAPACIDAD CALORÍFICA. Capacidad Calorífica Molar : es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 mol de un sistema, 1 grado (°C ó K).

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Capacidad calorífica

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Presentation Transcript

  1. Capacidad calorífica

  2. CAPACIDAD CALORÍFICA Capacidad Calorífica Molar: es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 mol de un sistema, 1 grado (°C ó K) Capacidad calorífica: es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un sistema 1 grado (°C ó K) Capacidad Calorífica Específica ó CALOR ESPECíFICO: es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de un sistema, 1 grado (°C ó K)

  3. CALOR ESPECÍFICO CALOR ESPECÍFICO es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de un sistema, 1 grado (°C ó K) 1 g H2O °T : 14.5°C 1 g H2O °T : 15.5°C 4.184 J ó 1 cal Por ello el calor específico del agua es 4.184 J o 1 cal

  4. CALOR ESPECÍFICO J/g.K J/g.°C J/mol.K J/mol.°C 29.12 24.28 25.12 28.08 75.24 35.2 Si aumenta Cesp, se reduce capacidad de conducción térmica. ¿cuál conduce mejor el calor?

  5. CALOR ESPECÍFICO Calor específico: es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de un sistema, 1 grado (°C ó K) Donde: Cesp : calor específico q: calor m: masa ΔT: diferencial de temperatura Cesp = q = Cesp m Δ T LAS UNIDADES DEL CALOR ESPECÍFICO SON: J / g. °C J / g. K kJ / g. °C cal/ g. °C cal / g. K U otras q m Δ T

  6. EJERCICIOS ¿CUÁNTO CALOR SE NECESITA PARA CALENTAR 250 g DE AGUA DE 22°C A 98°C?. RECUERDA QUE EL CALOR ESPECÍFICO DEL AGUA ES 4.18 J/g.K RESPUESTA: + 79,420.0 J ¿CUÁNTO CALOR EN kJSE NECESITA PARA ENFRIAR 0.65 kg DE AGUA DE 98°C A 22°C?. RECUERDA QUE EL CALOR ESPECÍFICO DEL AGUA ES 4.18 J/g.K RESPUESTA: - 206.492 kJ ¿CUÁNTOS JOULES DE CALOR HAY QUE AGREGAR A UNA MUESTRA DE 63.43 g DE Fe(s) PARA ELEVAR SU TEMPERATURA DE 19.7°C A 54.2°C? RECUERDA QUE EL CALOR ESPECÍFICO DEL HIERRO ES 0.45 J/g.K RESPUESTA: + 984.63 J

  7. 5.5. CALORIMETRÍA El valor de ΔH se puede determinar experimentalmente midiendo el flujo de calor que acompaña a una reacción química o a un proceso físico. La medición de los flujos de calor se realiza midiendo los cambios de temperatura (uso de un termómetro). La CALORIMETRÍA es la parte de la Termodinámica que estudia la medición experimental de los flujos de calor. El CALORÍMETRO es un aparato que permite medir el flujo de calor experimentalmente. CALORIMETRÍA A PRESIÓN CONSTANTE CALORIMETRÍA A VOLUMEN CONSTANTE CALORÍMETRO DE VASOS DE CAFÉ BOMBA CALORIMÉTRICA

  8. 4.5. Calorimetría a presión constante CALORÍMETRO DE VASOS DE CAFÉ En el caso de reacciones que ocurren en SOLUCIÓN puede medirse la ENTALPÍA considerando que el calor se libera o absorbe a PRESIÓN CONSTANTE. Es decir ΔH : qp Un calorímetro de vasos de café es un dispositivo donde se mide el calor transferido en una reacción a P constante (P atmosférica). Considerando que el calorímetro impide la ganancia o pérdida de calor, se considera que EL CALOR DE LA SOLUCIÓN debe producirse a partir del calor de la REACCIÓN. - q R= calor emitido por la reacción + q SLN = calor absorbido por la solución - q R = + q SLN q SLN = CSLNmsLNΔT q R = - CSLNmsLNΔT Cs =calor específico de la solución ms =masa de la solución ΔT = diferencial de temperatura

  9. PARA CALCULAR LA ENTALPÍA DE UNA REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN Se mezclan 50 ml de HCl 1 m con 50 ml de NaOH 1 M en un calorímetro de vasos de café. La temperatura aumenta de 21°C hasta 27.5°C. Si la densidad de la solución es de 1 g/ml y el calor específico de la solución es de 4.184 J/g.K ¿cuánto calor se genera en la reacción? ¿cuánto calor se absorbe en la solución? Se absorben en la solución +2719.6 J por lo tanto Se generan en la reacción -2719.6 J ESO ES ΔH neutralización 50 ml de HCl + 50 ml NaOH

  10. PARA CALCULAR LA ENTALPÍA DE UNA REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN Cuando 6.5 g de NaOH (s) se disuelve en 100 g de una solución 0.5 M de HNO3 en un calorímetro de vasos de café, la temperatura se eleva de 21.6 a 37.8°C. Calcula ΔH para el proceso de dilución. Se absorben en la solución +7218.65 J Por lo tanto Se generan en la reacción -7218.65 J ESO ES ΔH neutralización

  11. PARA CALCULAR LA ENTALPÍA DE UNA REACCIÓN DE DESCOMPOSICIÓN El peróxido de hidrógeno se descompone en agua y oxígeno. Calcular ΔH para el proceso de descomposición de 48.57 ml de peróxido (la densidad del peróxido es 1.4 g/cm3 ) si la temperatura varió de 25°C a 31 °C. El calor específico del peróxido es 2.619 J/g.K H2O2 (l) H2O(l) + O2(g) Se absorben en la solución +1068.55 J Por lo tanto Se generan en la reacción - 1068.55 J ESO ES ΔH reacción

  12. Entropía y espontaneidad

  13. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN CAMBIOS ESPONTÁNEOS EL UNIVERSO TIENDE HACIA EL ESTADO DE MÁXIMO DESORDEN O MÁXIMA ENTROPÍA” LA ENTROPÍA DEL UNIVERSO ESTÁ EN CONSTANTE AUMENTO. TERCERA LEY DE LA TERMODINÁMICA LA ENTROPÍA DE UNA SUSTANCIA PURA, PERFECTAMENTE CRISTALINA (perfectamente ordenada) ES CERO EN EL CERO ABSOLUTO DE TEMPERATURA.

  14. ENTROPÍA Y ESPONTANEIDAD ENTROPÍA (identificada con letra S): ES UNA FUNCIÓN DE ESTADO QUE DETERMINA UNA CONDICIÓN ALEATORIA Y DESORGANIZADA DE ENERGÍA NO DISPONIBLE PARA REALIZAR UN TRABAJO. La relación entre Entropía y Desorden fue cuantificada por primera vez por el físico austriaco Ludwig Boltzmann, quien expresó que el estado particular de un sistema, y por tanto su entropía, está relacionada con el número de posibles arreglos de las partículas en ese estado. S = k lnW donde, S: entropía k: constante de Boltzmann ( 1.38066 x10-23 J/K) W: es el número posible de arreglos en un mol Las ideas ENTROPIA, orden y desorden están relacionadas con la probabilidad. De cuantas más maneras pueda tener lugar un suceso, más probable es dicho suceso.

  15. ENTROPÍA Y ESPONTANEIDAD

  16. PREDICCIÓN DE CAMBIOS DE ENTROPÍA CAMBIOS DE FASE Aumenta energía Aumenta entropía CAMBIOS DE TEMPERATURA Aumenta temperatura a 105ºC a 190ºC Aumenta entropía

  17. PREDICCIÓN DE CAMBIOS DE ENTROPÍA CAMBIOS DE VOLUMEN Aumenta volumen Aumenta entropía MEZCLAS DE SUSTANCIAS Aumenta mezcla Aumenta entropía

  18. PREDICCIÓN DE CAMBIOS DE ENTROPÍA INCREMENTO EN EL NÚMERO DE PARTÍCULAS F2(g) 2F(g) disociación de una molécula Aumenta número de partículas Aumenta entropía CAMBIOS EN EL NÚMERO DE MOLES DE SUSTANCIAS GASEOSAS 2H2O (g) 2H2 (g) + O2 (g) Aumenta número mol sustancias gaseosas Aumenta entropía

  19. RECUERDA QUE LA ENTROPÍA: ES UNA FUNCIÓN DE ESTADO QUE DETERMINA UNA CONDICIÓN ALEATORIA Y DESORGANIZADA DE ENERGÍA NO DISPONIBLE PARA REALIZAR UN TRABAJO.

  20. ΔS: - porque al inicio hay más entropía ΔS: + porque al final hay más entropía Si MÁS ORDEN Si MENOS ORDEN O más DESORDEN MOLECULAR Sf MENOS ORDEN O más DESORDEN MOLECULAR Sf MÁS ORDEN La ΔS indicará la diferencia en el orden molecular entre un estado inicial y uno final. ΔS : Sfinal – S inicial Si ΔS es + por lo tanto Si < Sf Si ΔS es - por lo tanto Si > Sf

  21. EJERCICIOS PREDIGA EN CADA CASO EL SIGNO DE LA DIFERENCIAL DE ENTROPÍA: Cuando se quema un combustible ΔS =+ ΔS =+ Cuando un sólido se funde ΔS =+ Cuando un líquido se evapora ΔS =- Cuando un gas se licúa Cuando dos gases reaccionan entre sí para formar un líquido ΔS =- Cuando se abre un frasco de perfume en una habitación cerrada ΔS =+ Cuando se extrae Fe de un mineral ΔS =- Cuando se incrementa la presión en un gas encerrado ΔS =-

  22. ENTROPÍA ESTÁNDAR La Entropía de una sustancia en estado estándar (1 atm Y 25°C) se simboliza como S° y se define como la diferencia entre la entropía de 1 mol de cristales perfectos de la sustancia en el cero absoluto y la entropía del mismo mol de sustancia a 298.15 K (25°C). S°= tabulada 1 mol 298.15 K 1 atm S=0 1 mol 0 K Unidades: J/mol.K Todas las S° son positivas debido a que se comparan con el cero absoluto. No hay valores cero de S° ni para elementos ni para compuestos.

  23. Cálculo de entropía de reacción a partir de entropías estándar de formación.

  24. CÁLCULO DE ΔSr A PARTIR DE ENTROPÍAS ESTÁNDAR . La Entropía estándar de una reacción ΔSres igual a la SUMATORIA de las S°productosEntropías estándar de los productos MENOS la SUMATORIA de las S°reactivosEntropías estándar de los reactivos. En cada caso multiplicando por número de moles. ΔS° r : Σ[ n S° de productos ] – Σ[n S° de reactivos ] DONDE: ΔSº r : entropía estándar de una reacción n : número de mol Esta forma matemática se emplea para conocer la entropía de cualquier reacción química que se lleva a cabo en las condiciones estándar que establecen las Tablas Termodinámicas.

  25. resumen RECUERDA QUE: SIGNO + PROCESO ENDERGÓNICO ΔE ΔH ΔS SIGNO - PROCESO EXERGÓNICO SIGNO + PROCESO ENDOTÉRMICO SIGNO - PROCESO EXOTÉRMICO SIGNO + PROCESO que lleva a un estado de MAYOR DESORDEN MOLECULAR SIGNO - PROCESO que lleva a un estado de MENOR DESORDEN MOLECULAR

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