👉Enunciado: Hallar las funciones que permitan describir un calorímetro en términos de una reacción de combustión y la masa o cantidad de sustancia del reactivo limitante. Ignore el efecto del cambio de cantidad de gas.
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👉Demostración
de las ecuaciones clave:
👉Solución: Iniciamos con la expresión de cambio de energía interna con respecto a
calor y trabajo.
En este caso asumimos a priori, más bien
porque nos dice el enunciado, que el efecto de la cantidad de sustancia, que es
equivalente al efecto de mantener la presión constante, se cancela.
Una vez con la capacidad calorífica del calorímetro podemos calcular a la inversa (lo cual implica un cambio de signo) el calor transferido por otras reacciones Q=-Qº, manteniendo la capacidad calorífica del calorímetro C0 como constante. Sin embargo, volvemos a la misma trampa, una cosa es el calor de reacción, que es la entalpía para cantidades de sustancia arbitrarias, y otra la entalpia estándar que esta fija a 1 mol de avance de reacción. Por el momento asumiremos que.
El
problema es que la función resultante es independiente de la masa adicionada
del reactivo clave en la combustión. La pregunta es ¿Cómo se calcular el calor
desprendido por una reacción en términos de una masa o cantidad de una
sustancia clave? Asumiremos que en
un calorímetro de bomba contamos con la capacidad calorífica del sistema
calorímetro mas agua, y que el calor de reacción es igual a la entalpía de la
reacción para una cantidad de sustancia arbitraria en la definición de
capacidad calorífica.
También sabemos que la
entalpía para una cantidad de sustancia arbitraria es igual al avance de la
reacción por la entalpía estándar.
El avance de la
reacción se puede reemplazar por un radio de De-Donder para una reacción no
reversible. En este caso, para el reactivo limitante que es el reactivo clave
de la combustión.
Por ende, la entalpía
estándar de la reacción, es decir, para una mol de reacciones, es:
Sin embargo, también podemos querer calcular
la entalpía asociada a una sustancia, tendiendo en cuenta que:
Por ende:
Si lo que deseamos es calcularla para una
ponderación a gramo como J/g en lugar de J/mol podemos emplear la conversión:
Y por lo tanto
Si deseamos hacer el cálculo directamente conociendo los valores de estandarización (e) asumiendo que la capacidad calorífica del calorímetro es constante Cº:
Si lo que deseamos es tener en cuenta el
efecto de cambio de cantidad de gases, usaremos la fórmula para trabajo.
El cual
adicionamos a las ecuaciones que dedujimos para sus formas simples y simplificamos
términos comunes.
Finalmente, puede que nos interese calcular una
reacción en la cual tengamos en cuenta el efecto en el cambio de cantidad de
gases, pero para eso normalmente empleamos en la reacción de estandarización
una sustancia cuyo efecto de cambio de cantidad de gases es insignificante.
👉Otros
enunciados: Halle las fórmulas para un calorímetro de bomba o de volumen constante
simplificadas, Hallar las fórmulas para un calorímetro de bomba o de volumen constante
simplificadas,
👉Temas: química, química general, Termoquímica, joseleg, calor, capacidad
calorífica, calor específico, calorímetro de presión constante
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