Termodinámica: Calor de Combustión y Reacción

Introducción a la Termodinámica

• La formación de CO2 se produce mediante la combinación de una sustancia con oxígeno, y siempre produce CO2 y agua.

Calor de Combustión

• El calor de combustión es la energía liberada o absorbida durante una reacción química.
• En la combustión, si hay hidrógeno, el resultado siempre es CO2 y agua.

Determinación Experimental del Calor de Reacción

• Se utiliza un calorímetro, un recipiente cerrado, adiabático y de paredes rígidas provisto de un termómetro.
• El calorímetro se emplea para medir la variación de temperatura en un sistema aislado.
• El sistema aislado no intercambia calor con el entorno, por lo que el incremento de energía interna es nulo (ΔU=0).

Calorímetro

• El proceso se puede descomponer en:
  • Introducción de reactivos y cierre del calorímetro.
  • Interacción de los reactivos y transformación en productos.
  • Intercambio de calor interno en el sistema (absorción o desprendimiento).
• La capacidad calorífica total del sistema se puede expresar como C.

Influencia de la Temperatura sobre el Calor de Reacción

• La temperatura influye en el calor de reacción.
• Se aplica la ley de Hess con entalpías.
• La variación de entalpía se representa como ΔH.

Aplicación del Primer Principio a un Sistema Reactante

• La reacción química es un proceso en que el estado inicial de la materia está formado por sustancias que se denominan reactivos y el estado final de la materia está formado por otras sustancias que se denominan productos.
• Las reacciones químicas suelen ir acompañadas de absorción o desprendimiento de calor.
• El calor absorbido o desprendido en la reacción depende de las condiciones en que se realice.

Aplicación de las Leyes Termodinámicas

• La ley de Lavoisier-Laplace establece que el calor desprendido en la formación de una sustancia es igual al calor absorbido en su descomposición.
• La ley de Hess establece que el calor desarrollado en una determinada reacción es igual a la suma de los calores correspondientes a las etapas en que dicha reacción puede descomponerse.

Calor de Formación

• El calor de formación es la energía desarrollada en la obtención de una sustancia a partir de sus elementos constitutivos, encontrándose éstos en estado normal (estables a la presión de una atmósfera).

Equivalencia entre Calor y Trabajo

• El trabajo puede transformarse en calor, y el calor en trabajo.
• La unidad de energía en el S.I. es el Julio (J).

Primer Principio de la Termodinámica

• En un sistema con un estado dado, la energía en forma de calor se transforma en trabajo y energía interna.
• La energía interna se puede expresar como ΔU.
• En un sistema aislado, la variación de la energía interna es nula, y por tanto la función U se mantiene constante.