Calor y termodinámica
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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
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¿Cuánta energía requiere un bloque de hielo de 40 kg para elevar la temperatura de –20°C a 140°C?
140
100
0 -20
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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
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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
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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
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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