CALOR Y TERMODINÁMICA

Aplicación de la Ley de Hess

Cálculo de la energía involucrada en los cambios de estado del Agua.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO

José Antonio Anaya Roa

¿Cuánta energía requiere un bloque de hielo de 40 kg para elevar la temperatura de –20°C a 140°C?

140

100

0 -20

1.40 kg = 40 000 g = 2 220 moles de agua = n

2.Energía requerida para elevar la temperatura del hielo de -20ºC (253°K) a 0°C (273°K). DH Hielo = 37.62 kJ/mol°K

Q Hielo = nDH Hielo DT

= (2 220 mol)(37.62 kJ/mol°K)(20°K)

= 1 670 kJ ó 400 kcal

3.Energía requerida para fundir el hielo DH Fusión = 6,02 kJ/mol

QF = n DH Fusión

= (2 220 mol)(6,02 kJmol)

= 13 363 kJ ó 3 200 kcal

4.Energía requerida para elevar la temperatura del líquido de 0ºC (273°K) a 1000°C (373°K). DH Líqudo = 75.35 kJ/mol°K

Q Líquido = nDH Líquido DT

= (2 220 mol)(75.35 kJ/mol°K)(100°K)

= 16 726 kJ ó 4 000 kcal

5.Energía requerida para evaporar el líquido DH Evaporación = 41 kJ/mol

QV = nDH Fusión

= (2 220 mol)(41 kJmol)

= 90 300 kJ ó 21 600 kcal

6.Energía requerida para elevar la temperatura del vapor de 100°C (373°K) a 140°C (419°K) DH Gas = 36.180 kJ/mol°K

Q Gas = nDH Gas DT

= (2 220 mol)(36.18 kJ/mol°K)(40°K)

= 3 212 kJ ó 7 67 kcal

7.La energía total requerida para el proceso:

Q Total = Q Hielo + Q Fusión+ Q Líquido+ Q Evaporación + Q Gas

= 1 670 kJ + 13 363 kJ + 16 726 kJ + 90 300 kJ + 3 212 kJ

= 125 271 kJ

Datos:

DH Hielo = 37.62 kJ/mol°K

DH Fusión = 6,02 kJ/mol

DH Líquido = 75.35 kJ/mol°K

DH Evaporación = 41 kJ/mol

DH Gas = 36.180 kJ/mol°K