Unidad 5 Termofisica y Termoquimica
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Descripción: termodinamica...
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SEP
SNEST
DGEST
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA
TERMODINAMICA
UNIDAD 5 “TERMOFISICA TERMOFIS ICA Y TERMOQUIMI T ERMOQUIMICA” CA”
Inenier!a "#!$ica
% R E & E N T A' Tania (#dit) Arcos De* Ane*
NO+ CONTRO' 1-280.18
Metepec, Estado de México, a 28 de Marzo de 2017
5.1 Cálculos ! "#$%#c%&' ! !'(#l)*# !' )$oc!sos s%' c#+,%o ! -#s! Ter$o/!sica' es *a parte de *a ter$odin$ica #e est#dia *os ca$ios de ca*or #e aco$pa3an a *os procesos /!sicos+
Cálculo ! l# "#$%#c%&' ! !'(#l)*# s%' c#+,%o ! -#s! ' e* ca$io de enta*p!a sin ca$io de /ase co$prende *os procesos de ca*enta$iento 4 en/ria$iento, *os c#a*es p#eden ca*c#*arse e$p*eando ta*as de propiedades ter$odin$icas o )aciendo #so de *os ca*ores espec!/icos a presi5n contante o a 6o*#$en constante, e* ca$io de enta*p!a en estos procesos se conoce co$o c#lo$ s!'s%,l! #e #e es *a cantid cantidad ad de ca*or #e se re#iere para pro6ocar #n ca$io en *a te$perat#ra de #n siste$a+
a re*aci5n entre *a ener!a interna 4 *a enta*p!a se $#estra a contin#aci5n
%ara procesos a 6o*#$en constante C6'
C#lo$!s l#(!'(!s/ %ara e* c*c#*o de enta*p!a para #n ca$io de /ase se )ace #so de *os c#lo$!s
l#(!'(!s, e* ca*or *atente se p#ede de/inir co$o *a cantidad de ener!a #e se re#iere para ca$iar de #na /ase a otra sin #e *a te$perat#ra 4 *a presi5n ca$ien, *os ca$ios de /ase #e se p#eden presentar son' E6aporaci5n9condensaci5n, /#si5n9so*idi/icaci5n 4 s#*i$aci5n9deposici5n, a* ca$io de enta*p!a asociado se *e conoce co$o ca*ores *atentes de 6aporizaci5n, /#si5n 4 s#*i$aci5n+ %ara cada par de procesos e* ca$io de enta*pia es n#$érica$ente i#a* pero de sino contario es decir+ %ara ca*c#*ar *a enta*p!a tota* se $#*tip*ica por *a $asa si *a enta*p!a de transici5n de /ase es $sica o por e* n:$ero de $o*es si es $o*ar+
Donde representa a transici5n de /ase+
P$o)%!#!s ! !s(#o 0 ($#0!c(o$%#s %)o(2(%c#s ! los )$oc!sos. A:n c#ando no p#edas encontrar #na ta*a de enta*pias para #na s#stancia, /rec#ente$ente encontrars datos #e te per$iten ca*c#*ar *os ca$ios de enta*p!a asociados con ciertos procesos; espec!/ica$ente, 1+ Ca$ios en *a presi5n a te$perat#ra constante+ 2+ Ca$ios en *a te$perat#ra a presi5n constante+ para #n proceso aritrario, p#edes s#stit#ir #n sec#encia )ipotética co$p#esta de estas etapas, #e cond#cen de* estado inicia* a* estado /ina*+ a sec#encia se conoce co$o ($#0!c(o$%# !l )$oc!so. A* )acer esto p#edes e6a*#ar > para cada etapa s#p#esta$ente *os datos necesarios estn disponi*es, 4 co$o > es #na propiedad de estado, e* 6a*or de > para e* proceso co$p*eto, se ca*c#*a co$o *a s#$a de *os > de *as etapas indi6id#a*es+
E?e$p*os' 1+ Ca*c#* Ca*c#*e e e* ca$io ca$io de enta*p enta*p!a, !a, en ca*, a* expandir expandir re6ersi re6ersi*e$ *e$ent ente e #n $o* de #n as idea*, desde #n 6o*#$en inicia* @ 1 )asta dos 6eces s# 6o*#$en @2 2@1 desde #na te$perat#ra inicia* de 27ess de *a s#$a de ca*ores En ter$odin$ica, ter$odin$ica, *a *e4 *e4 de >e >ess ss,, prop prop#e #est sta a po porr Jer$ain Jer$ain >enri >enri >ess >ess en 18=0, 18=0, esta*ece
# e'
Vsi
#na
serie
de reacti6os reaccionan para
dar
#na
serie
de prod#ctos, prod#ctos, e* ca*or de reacci5n *ierado reacci5n *ierado o asorido es independiente de si *a reacci5n se **e6a a cao en #na, dos o $s etapasW, esto es, #e *os ca$ios de enta*p!a son aditi6os' L>neta XL>r + E#i6a*ente$ente, se p#ede decir #e e* ca*or de reacci5n s5*o depende de *os reacti6os 4 *os prod#ctos, o #e e* ca*or de reacci5n es #na /#nci5n de estado; estado; en este sentido *a *e4 de >ess es *a ap*icaci5n a *as reacciones #!$icas de* pri$er principio de *a ter$odin$ica; ter$odin$ica ; deido a #e /#e en#nciada #nos diez a3os antes #e ésta, conser6a s# no$re )ist5rico+1 E* prop5sito de este p*antea$iento p*antea$iento es ana*izar ana*izar
de /or$a $#4 re6e *as ases de *a Ter$o#!$ica co$o #na so*#ci5n a pro*e$as de trans/erencia de ca*or en dic)os procesos+ C#ando se #sca saer #é tanto ca*or co$o #na /or$a de *a ener!a asorida o desprendida est presente en #na reacci5n, es por#e *a $is$a ?#ea #n pape* $#4 i$portante i$portante de *os ca$ios #!$icos, #!$icos, *a pre#nta pre#nta o6ia en este caso res#*ta; YA #é se dee esa i$portanciaZ &e dee a #e en todo ca$io #!$ico )a4 r#pt#ra 4 /or$aci5n de n#e6os en*aces #!$icos 4 para #e )a4a esa r#pt#ra, se re#iere ener!a 4 a*#nas 6eces en *a /or$aci5n de *os n#e6os en*aces se re#iere de $enor ener!a para s# /or$aci5n 4 por tanto se desprende *a ener!a sorante, raz5n por *a c#a*, e* est#dio de* ca*or 4 de s# re*aci5n con *os ca$ios #!$icos res#*ta tan i$port i$portant ante+ e+ Ade$s Ade$s de *o anteri anterior or es necesar necesario io ta$ié ta$ién n conoce conocerr si e* proceso proceso depende no so*o de si e* ca$io se e/ect:a a 6o*#$en o presi5n constante, sino ta$ién de *as cantidades de s#stancia considerada, s# estado /!sico, te$perat#ra 4 presi5n+
E?e$p*os' 1 Ca*c#*e *a enta*p!a de reacci5n para *a /or$aci5n de #n $o* de enceno
*!#ido a 2- GC 4 1 at$ de presi5n, a partir de *as reacciones de co$#sti5n de* enceno *!#ido, 4 de *as reacciones de /or$aci5n de #n $o* de di5xido de carono aseoso 4 #n $o* de a#a *!#ida' C.>. * 1-2 O2 .CO2 2O * r ($o* ($o* Cs O2 CO2 r ($o* ($o* >2 [ O2 > 2 O * r ($o* ($o* a reacci5n #e desea$os otener es' .Cs 2 C.>. * r ($o* ($o* %ara encontrar *a so*#ci5n, pode$os co$inar *as ec#aciones oriina*es, *as c#a*es pode$os in6ertir, $#*tip*icar por /actores adec#ados 4 s#$ar, *o #e se )ace a cada ec#aci5n se ap*ica ta$ién a *a enta*p!a' .CO2 2O * C.>. * 1-2 O2 r ($o* .Cs .O2 .CO2 r ($o* 2 < [ O2 2O * r ($o* \ .Cs 2 C.>. * r ($o*
o anterior es #na consec#encia de* )ec)o de #e > es #na /#nci5n de estado+ as reacciones co$ponentes p#eden ser )ipotéticas+ De #na $anera si$p*i/icada, e* c*c#*o de *a enta*p!a de #na reacci5n p#ede ser rea*izado en /#nci5n de *as enta*p!as de /or$aci5n #edando este procedi$iento res#$ido en *a ec#aci5n' Deer tenerse en c#enta #e *a enta*p!a estndar de /or$aci5n para todos *os e*e$entos es i#a* a cero+ 2 Deter$inar *a enta*p!a de reacci5n para e* proceso N2 >= * 2 >2 O2 * ] N2 = >2 O *
^> ZZ
a partir de *os datos si#ientes' a N2>= * O2 ] N2 2 >2 O * ^>a _.22,2 ( >2 12 O2 ] >2 O * ^> _28-,8 ( c >2 O2 ] >2 O2 * ^>c _187,8 ( &e:n *a *e4 de >ess *a enta*p`a de reacci5n es *a s#$a de *as enta*p!as de *as reacciones por etapas #e dan *a reacci5n deseada+ En este caso' ^> ^>a 2 ^> _ 2 ^>c _.22,2 _ 228-,8 2187,8 _818,2 (
Cálculo !l c#+,%o ! !'!$@*# %'(!$'# !' $!#cc%o'!s 9u*+%c#s # "olu+!' co's(#'(!' Fro r nR#T Donde %@ nR#T es i#a* a* traa?o e/ect#ado d#rante e* proceso+ n es e* incre$ento en e* n:$ero de $o*es
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