PROCESO DE COMBUSTIÓNA VOLUMEN CONSTANTE Y PRESIÓN CONSTANTE

La termoquímica estudia los efectos térmicos que acompañan a las reacciones químicas, soluciones de formación y los cambios físicos como la fusión o evaporación. Cambios fisicoquímicos clasificado como endotérmico acompañado por la absorción de calor y exotérmica, acompañada de desprendimiento de calor. Así como cualquier transferencia de calor, el calor de una reacción química depende de la condición en la que se lleva a cabo el proceso.

La primera corresponde a procesos a volumen constante, en donde ningún trabajo se realiza sobre el sistema, obteniéndose a partir de la primera ley de la termodinámica:

Lo que significa que el calor de una reacción medido a volumen constante es exactamente igual al cambio de energía del sistema reaccionante.

Donde:Qv= Calor del volumen constante∆E= incremento o cambio de energía

La segunda corresponde a los procesos a presión constante como los efectuados en sistemas abiertos a la atmósfera, para los cuales:

Lo que significa que el calor de reacción medido a presión constante es igual al cambio de entalpía del sistema de reacción.

Donde:Qp= Calor a presión constante∆H= incremento o cambio Entalpia

Es necesario emplear datos obtenidos con bombas calorimétricas, en las cuales se obtiene el cambio de energía (∆ E) y corregirla para calcular (∆ H)

Donde:H= EntalpiaE= energíaP= presiónV= volumen∆= cambio o incremento

Como en reacciones a temperatura constante el ∆ (PV) depende del cambio de moles gaseosos entre productos y reactivos, se tiene:

obteniéndose así la relación entre el cambio de entalpía y el de energía.

Donde:∆H = cambio en la entalpia∆E= cambio o variación de energía interna∆n= número de moles de productos menos el de reactivos R= constante de los gasesT= temperatura

CALOR DE FORMACIÓN MOLAR

Es el calor de reacción para la formación de un mol de compuesto a partir de los elementos que los constituyen en su forma más estable. Cuando los datos termoquímicos empleados para predecir el calor de una reacción son los calores de formación tipo (1 atm, 25ºC) el calor de reacción así determinado se llama calor de reacción tipo y se obtiene expresando la ley de Hess como sigue:

∆H0r = ∑∆H(productos) - ∑∆H(reactivos)

Donde: ∆H0

r =Entalpia estándar de reacción∑= Sumatoria∆H= incremento o cambio de Entalpia

EJERCICIO

A la temperatura de 200 °C y 1 atm de presión, se quema 1 mol de propano y se desprenden 1700 kJ de calor. Escribir la correspondiente ecuación termoquimica y calcular el proceso de ∆E.

D.C.L

T=200°C

1 mol de propano

P=1 atm

Q= 1700 kJ∆E=?

DATOST=200 °CQ=1700 kJP=1 atmm= 1 mol∆E=?

Donde:T= Temperatura (°C)Q= Calor desprendido (kilojulios)P= Presión (atmosfera)m= cantidad de mol quemado (mol)∆E= variación o cambio de energía (kJ/mol)

Conversiones:

 K = °C + 273.15K = 200 °C + 273.15K = 473.15

Formula

Donde:Qp= Calor de la presión constante∆H= Incremento o cambio Entalpia

Tenemos que:

Entonces la relación de la variación de la energía y la entalpia es:

Donde:∆H = cambio en la entalpia∆E= cambio o variación de energía interna∆n= número de moles de productos menos el de reactivos R= constante de los gases en T= temperatura

Kj/ (K*mol)

Kj/ (K*mol)

Ecuación Termoquímica del Proceso

Propano= C3 H8 (g) + O2 (g) CO2 (g)+ H20(g)

Igualamos: C3 H8 (g) + 5O2 (g) 3CO2 (g) + 4H20 (g)

Como el enunciado nos menciona el desprendimiento de calor:

∆H= -1700 kJ/mol

Sustitución y análisis dimensional

-1700 kJ/mol= ∆E + ∆n (8.31X)(473.15 k) ∆n = (3 + 4) – (1 + 5) = 1

-1700 kJ/mol= ∆E + (1)(8.31X)(473.15 k)

-1700 kJ/mol= ∆E + (3.9 KJ/mol)

∆E= -1700 kJ/mol -3.9 KJ/mol ∆E= -1703.9 kJ/mol

KJ/ (K*mol)

Resultado ∆E= -1703.9 kJ/mol

Esta seria la variación de la energía interna de esta reacción partiendo de la relación existente entre la entalpia y la energía interna cuando tenemos componentes que están en fase gaseosa.