3.0 Termofisica PDF

3. TERMOFISICA • Calor asociado a cambios físicos de la materia. • En sistemas cerrados: Energía Interna es función de T, V

E = E ( T, V )

• A volumen constante, dE = Cv dT

• A Presión constante,

dE = dQ – dW

(dE + dW = dH Entalpía) = calor empleado en incrementar la energía interna y en suministrar la energía equivalente al trabajo mecánico de expansión. H = H (T, P) dH = Cp dT

CAPACIDAD CALORIFICA • Capacidad calorífica: C = dQ/dT • Capacidad calorífica es la cantidad de calor necesario para incrementar la temperatura de un cuerpo en un grado ° • Capacidad calorífica molar, calor necesario para incrementar la temperatura de un mol en un grado • Calor específico, capacidad calorífica relativa a la unidad de masa independiente del sistema de unidades • Calor (Q): Según 1ra ley

dQ = Cv dT a V = Constante dQ = Cp dT a P = Constante dQ = dH = Cp dT

CAPACIDAD CALORIFICA DE GASES Se puede expresar mediante : • Ecuaciones empíricas de la forma Cp = a + bT +c T² (rango 300 – 1500 °K) • Como

∫dH = ∫Cp dT ∆H = ∫ (a + bT +c T²) dT

• Capacidad calorífica media (Cpm) para un intervalo dado de temperaturas: Cpm = ∆H / dT Existen tablas de Cpm para intervalos T y para calcular entalpía: ∆H = Cpm ∫ dT

CAPACIDAD CALORIFICA DE SOLIDOS Y LIQUIDOS • Ley de Dulong y Petit La capacidad calorífica atómica de sólidos en estado cristalizado es constante e igual a 6,2 Cal / at.g -º • Regla de Kopp Capacidad calorífica de un compuesto sólido es aproximadamente igual a la suma de las capacidades caloríficas de los elementos que lo constituyen. Cp sólido líquido C 1,8 2,8 H 2,3 4,3 O 4,0 6,0 S, P 5,4 7,4 Si 3,8 5,8 los demás 6,2 8,0

4. TERMOQUIMICA • Cambios energéticos en reacciones químicas. • Calor normal de reacción: ∆H°Rx a 1 atmósfera. • Se asume que Rx. inicia y termina con todos los materiales a la temperatura de 25°C ∆H° Rx = Σni ∆Hf productos – Σni ∆Hf reactivos • Reacciones incompletas, se calcula ∆H°Rx solo para productos que se formen a partir de los reactivos que realmente reaccionen.

Si las condiciones son diferentes a 25°C y 1 atm. Reaccionen o no, deben incluirse todo lo ingresa y todo lo que sale, en los cálculos de entalpía.

BALANCES DE ENERGIA EN SISTEMAS REACTIVOS A TEMPERATURAS NO ESTANDAR

• Las corrientes de entrada y salida del sistema pueden estar a temperatura diferente de 25° C. • Un método de solucion indica elegir el estado de referencia a 25°C donde se conocen calores de formación de reactivos y productos. • Luego calcular el calor de reaccion del sistema en relacion al estado de referencia. • Calcular los cambios de entalpia para cada corriente que ingresa y sale del estado de referencia hasta la temperatura real del reactivo o producto. • Determinar el calor de reaccion total segun: ΔH° T = ΔH° T° + ΔHProductos - ΔHReactivos