iii medio - 4ª clase 2011
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Calorimetría a volumen constante
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Calorimetría a volumen constante
Asumimos que el sistema es totalmente ADIABATICO, entonces:
Entonces:
Y el calor que absorbe o libera el calorímetro esta dado por la ecuación
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Ejercicio Una muestra de 1.435 g de naftaleno (C10H8) , una
sustancia de olor penetrante que se utiliza en los repelentes contra polillas, se quema en una bomba calorimétrica a volumen constante. Como consecuencia, la temperatura del agua se eleva de 20.28 a 25.95°C. Si la capacidad calorífica de la bomba más el agua fue de 10.17 kJ/oC, calcule el calor de combustión del naftaleno sobre una base molar; es decir, encuentre el calor de combustión molar.
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Respuesta El calor absorbido por la bomba y el agua es igual al
producto de la capacidad calorífica y el cambio de temperatura. Con base en la ecuación anterior, y suponiendo que no se ha perdido calor hacia los alrededores, se escribe:
Debido a que qsist =qcal +qreacción= O, qcal=-qreacción El cambio de calor de la reacción es - 57.66 kJ.
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Respuesta La masa molar del naftaleno es 128.2 g, de manera
que el calor de combustión de 1 mol de naftaleno es
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Ejercicio Una muestra de 1.922 g de metanol (CH3OH) se
quemó en una bomba calorimétrica a volumen constante. Como consecuencia, la temperatura del agua se elevó 4.20°C. Si la cantidad de agua que rodea al calorímetro fue de 10.4 kJ/ºC, calcule el calor molar de combustión del metano!.
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Calorimetría a presión constante
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Ejercicio Un perdigón de plomo (Pb) con una masa de 26.47 g
a 89.98°C se colocó en un calorímetro a presión constante de capacidad calorífica insignificante que contenía 100.0 mL de agua. La temperatura del agua se elevó de 22.50 a 23. 17°C. ¿Cuál es el calor específico del perdigón de plomo?
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Respuesta
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Respuesta Si se considera al calorímetro como un sistema
aislado (no se transfiere calor a los alrededores), se escribe:
El calor que el agua ganó está dado por
Donde m y s son la masa y el calor específico y Δt = tfinal –tinicial. Por lo tanto:
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Respuesta Como la pérdida de calor por parte del perdigón de
plomo es igual al calor que ganó el agua, también qPb = -280.3 J. Para encontrar el valor del calor específico del Pb, se escribe
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Ejercicio Una bola de acero inoxidable de 30.14 g a 1l7.82°C
se coloca en un calorímetro a presión constante que contiene 120.0 mL de agua a 18,44°C. Si el calor específico de la bola es 0,474 J/g· ºC, calcule la temperatura final del agua. Suponga que el calorímetro tiene una capacidad calorífica insignificante.
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Calculo de trabajo. La ecuación de trabajo es:
Sabemos que esta ecuación es de poca utilidad por tanto trabajaremos con la siguiente igualdad:
Donde.
ΔV = la variación de volumen en el proceso
P = presión atmosferica
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Ejercicio Cierto gas se expande de un volumen de 2,0 a 6,0 L
a temperatura constante. Calcule el trabajo realizado por el gas si la expansión ocurre:
A) contra el vacío
B) contra una presión constante de 1,2 atm.
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Respuesta
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Respuesta
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Ejercicio Un gas se expande de 264 mL a 971 mL a
temperatura constante. Calcule el trabajo realizado por el gas (en joules) si se expande
a) contra el vacío
b) contra una presión constante de 4.00 atm.
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Caculo deΔE Si se despeja la energía interna de la ecuación de la
entalpia se obtiene:
Si se desea calcular la energía interna de una reacción gaseosa, podemos utilizar la ecuación
ΔE=ΔH – RTΔnDonde Δn = moles de producto gaseos – moles de
reactivo gaseoso.
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Ejercicio Calcule el cambio de energía interna cuando 2 moles
de CO se convierten en 2 moles de CO2 a 1 atm y 25ºC
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Respuesta Calculando la diferencia de moles
Δn = 2 – 3
Δn = -1
Ahora calculamos la energía interna tomando
R = 8,314 J/K
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Ejercicio ¿Cuál es el valor de ΔE para la formación de 1 mol de
CO a 1 atm y 25°C?