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: