Calorímetro adiabático
En muchas reacciones, el calor de reacción puede medirse con aparatos llamados calorímetros adiabáticos o bombas calorimétricas.
CALORÍMETROS Y RELACIÓN ENTRE ΔH Y ΔU:
a) Calorímetro de llama de presión constante constante:
calorímetro adiabático termoquímica fisicoquímica
– rodeada de paredes adiabáticas.
– en su interior, recipiente donde tiene lugar la reacción, con paredes diatérmicas.
– entre las dos paredes, agua con termómetro y agitador.
– Al producirse la reacción: cambio T del agua.
El calor intercambiado se calcula en base a la diferencia de temperatura : Que experimenta el agua y la capacidad calorífica del calorímetro como un todo (que es conocida):
y como este Q se ha medido a presión constante, entonces:
b) Calorímetro adiabático de volumen constante:
Bajo estas condiciones, en vez de estar el sistema a p = Cte, está a volumen constante, y, en este caso, el calor medido será:
Primera estimación del calor de reacción: sólo se intercambia calor con el agua. Si utilizamos el Ce:
pero no sólo el agua desprende o absorbe calor. Sino también el resto del calorímetro.
Es más preciso calibrar el calorímetro. Dos formas:
a) Haciendo que tenga lugar una reacción de calor conocido
b) Suministrar un calor conocido. Mediante el paso a través de una resistencia situada dentro del agua de una corriente eléctrica de intensidad conocida
Caso b) Proceso global:
Supongamos que idealmente descomponemos el proceso global en dos, reacción y cambio de T:
“La suma de los dos procesos individuales es igual al proceso global”
“El proceso global es adiabático, Q = 0 (paredes adibáticas) y W ≈ 0 (ΔV ≈ 0) ya que el volumen es constante, por lo tanto:
La energía interna, función de estado, sólo depende de los estados inicial y final:
∆U1 (calor de reacción a V cte) se determina midiendo el calor necesario para llevar los productos de T1 a T2 ⇒ se hace pasar una corriente eléctrica de intensidad (I) a través de una resistencia eléctrica (R) sumergida en el agua, con una diferencia de potencial (V), durante el t necesario para pasar de T1 a T2. Según la Ley de Joule, el calor disipado por la corriente eléctrica es:
Requisitos de una reacción química para poder medir su calor de reacción así:
– única
– rápida
– completa
– calor elevado en valor absoluto
Ej. REACCIONES DE COMBUSTIÓN
Para reacciones en las que no influyen gases, se puede utilizar un calorímetro adiabático a P cte: se determina ΔH.
Como lo que nos interesa es el vamos a calcularlo ∆H a partir de ∆U: como el cambio de estado ha sido:
reactivos(T,V, p) –> productos(T,V, p´)
(aquí la variación de T se considera despreciable)
se puede escribir:
Si suponemos que los gases se comportan idealmente:
Que sustituyendo arriba queda:
