Calor de combustión 03

 

El butano arde en contacto con el aire de acuerdo con la siguiente reacción:

 
Butano + Oxígeno → Dióxido de carbono + Agua
 
a)      Escribir la reacción y ajustarla.
 
b)      Hallar el volumen de oxígeno (medidos en condiciones normales de presión y temperatura) necesario para que se quemen 5 kg de butano.
 
c)      Hallar la cantidad de calor desprendida en la combustión de butano si al quemar 1 mol de esta sustancia se desprenden 2873,75 kJ
 
Pesos atómicos: C = 12; H = 1; O = 16.
 
Solución:
 

 

Calor de combustión 02

 

En la combustión del amoniaco se obtiene NO2 y H2O (gas). Sabiendo que 8 gramos de amoniaco desprenden 132,7 kJ, interesa saber:

 
a)      Ecuación termoquímica ajustada.
 
b)      Volumen de oxígeno medido a 2,5 atm y 25 ºC, para obtener 4·104 kJ.
 
Solución:
 
Datos: m(NH3) = 8 g; Q = –132,7 kJ
 
a)      Para poder escribir la ecuación termoquímica se necesita saber el calor que se desprende al quemar un mol de amoniaco.
 
Masa molecular del amoniaco: Mm (NH3) = 14 + 3 = 17
 
 
b)      Datos: P = 2,5 atm; T = (25 + 273) K; Q = 4·104 kJ.
 
Según la reacción termoquímica:
 
 

Primer principio de la Termodinámica 03

 

Un gas que inicialmente ocupa un volumen 1,2 litros, se expansiona a temperatura constante hasta que su volumen es 2,5 litros. Calcular el trabajo realizado por el gas, si para realizar el proceso debe vencer una presión exterior de 1,1 atm. Expresar el resultado en kJ.

 
Dato: 1 atm = 1,01·105 Pa
 
Solución:
 
Datos: V0 = 1,2 L; V = 2,5 L; P = 1,1 atm
 
El trabajo de expansión del gas se realiza a presión constante, luego:
 
 
El resultado positivo indica que el trabajo ha sido realizado por el sistema.

También se puede resolver de la siguiente forma:

Trabajo de expansión de un gas:

TRABAJO EXPASION 03

W = Fext·∆x·cos 180 = –Fext·∆x

Presión del gas:

P = Fext/S = Fext/(V/∆x) = Fext·∆x/∆V

Fext·∆x = P ∆V

Sustituyendo en la expresión del trabajo, tenemos que:

W = –P·∆V

W = –1,1 atm·(2,5 – 1,2) L = –1,43 atm·L = –0,14 kJ

Teniendo en cuenta el siguiente criterio:

Si el trabajo es realizado por el sistema (pierde energía) W < 0 y si es realizado sobre el sistema (gana energía) W > 0.

Por lo tanto, el resultado negativo indica que el trabajo ha sido realizado por el sistema.

 

 

 

Primer principio de la Termodinámica 02

 

Un gas que absorbe 6000 J realiza un trabajo de 7000 J venciendo fuerzas exteriores. Calcula la variación de energía interna del gas.

 
Solución:
 
Datos: Q = 6000 J; W = 7000 J
 
El calor lo gana el sistema luego se considera positivo. Como el trabajo lo realiza el sistema se considera también positivo.
 
 
El signo menos indica que el sistema ha disminuidos su energía interna en 1000 J.