Termofisica Y Termoquimica

TERMOFISICA CAMBIOS DE ENTALPÍA PARA TRANSICIONES DE FASE

1) ) La teoría molecular de la materia supone que en un líquido consiste en moléculas agrupadas regularmente cerca unas de otras. 1) 1) Las moléculas tienen una energía cinética media que esta relacionada con la temperatura del líquido, sin embargo no todas las moléculas se mueven con la misma velocidad, algunas se mueven mas rápido. 2) 2) Debido a que las moléculas están muy cercanas entre sí, las fuerzas entre ellas son relativamente grandes.

Características de los Líquidos.

1) 1) Cohesión: fuerza de atracción entre moléculas iguales. 2) 2) Adhesión: fuerza de atracción entre moléculas diferentes. 3) 3) Viscosidad: resistencia que manifiesta un líquido a fluir, su unidad es el Poise=dina seg./cm2 4) 4) Tensión Superficial: fuerza que se manifiesta en la superficie de un líquido, por medio de la cual la capa exterior del líquido tiende a contener el volumen de este dentro de una mínima superficie. 5) 5) Capilaridad: facilidad que tienen los líquidos para subir por tubos de diámetros pequeñísimos (capilares) donde la fuerza de cohesión es superada por la fuerza de adhesión.

Cambios de fase.

La energía térmica perdida o ganada por los objetos se llama calor. El calor es otra forma de energía que puede medirse solo en función del efecto que produce. El trabajo mecánico puede convertirse en calor. Para medir el calor se emplean las siguientes unidades:

Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua. Kilocaloría: cantidad necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua. Joule: cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un kilogramo de sustancia en 100 grados Kelvin. La diferencia entre calor y temperatura es que el calor depende de la masa y la temperatura no, ya que la temperatura es la medida del promedio de las energías cinéticas de las moléculas y el calor es la suma de las energías cinéticas de las moléculas. Cuando una sustancia absorbe una cantidad dada de calor, la velocidad de sus moléculas se incrementa y su temperatura se eleva.

Sin

embargo, ocurren ciertos fenómenos curiosos cuando un sólido se funde o un líquido hierve.

En estos casos la temperatura permanece constante hasta

que todo el sólido se funde o hasta que todo el líquido pase a fase vapor. Si cierta cantidad de hielo se toma de un congelador a -20º C y se calienta, su temperatura se incrementa gradualmente hasta que el hielo comience a fundirse a 0º C ; durante el proceso de fusión permanece constante, hasta que todo el hielo pase a agua. Una vez que el hielo se funde la temperatura comienza a elevarse otra vez con una velocidad uniforme hasta que el agua empiece a hervir a 100º C, durante el proceso de vaporización la temperatura permanece constante, si el vapor de agua se almacena y se continúa el calentamiento hasta que toda el agua se evapore de nuevo la temperatura comenzará a elevarse.

Cambios de estado. Calores latentes

Uno de los efectos más comunes del aporte de energía calorífica es el cambio de estado de los cuerpos. Es bien conocido que el hielo, al calentarse, se convierte en agua líquida, y que ésta se transforma en vapor por encima de cierta temperatura. Esta sucesión de fases se reproduce, en

distintas formas y con rasgos diferentes, en todas las sustancias de la naturaleza. Cambios de estado Durante los procesos de cambio de estado o de fase de un cuerpo no se produce un incremento de temperatura cuando se aporta calor. En la mayoría de las sustancias, cabe distinguir los siguientes tipos de cambios de estado:

Esquema gráfico de los cambios de estado.     

Fusión, de estado sólido a líquido. Sublimación, de sólido a gas o a la inversa, sin pasar por el estado líquido. Vaporización o evaporación, de líquido a gas. Condensación, de vapor a líquido. Solidificación, de líquido a sólido.

Estos cambios de fase se deben a modificaciones en la estructura molecular íntima de los cuerpos por efecto de la aportación de una energía calorífica. Calores latentes El calor necesario para provocar el cambio de estado completo de una unidad de masa de la sustancia dada se denomina calor latente. Para cada proceso de cambio de estado existe un calor latente distinto (por ejemplo, calor latente de fusión, de vaporización, de condensación, etc). Así, el calor latente de fusión es la cantidad de calor necesaria para fundir completamente una masa m de un sólido, y se expresa como:

Los calores latentes de vaporización, condensación, sublimación, etc., se definen de forma análoga a la anterior. Todos los calores latentes son parámetros característicos de cada sustancia, y su valor depende de la presión a la que se produzca el cambio de fase para la misma.

CALOR LATENTE DE FUSIÓN El calor latente de fusión es el calor absorbido en la fusión de 1 g de sustancia a temperatura constante. Los calores de fusión de las sustancias son muy inferiores a sus calores de vaporización. Para el hielo es igual a 79,7 calorías por gramo. La temperatura de fusión varia, aunque muy poco, con la presión aplicada a la sustancia; en general, en los sólidos más densos que el líquido la temperatura de fusión aumenta al elevar la presión, mientras que el caso contrario tal como el hielo, la temperatura de fusión disminuye al elevar la presión.

CALOR DE SUBLIMACIÓN El calor de sublimación es la cantidad de calor necesario para sublimar a temperatura constante 1 g de sustancia en estado sólido. El calor de sublimación de una sustancia es igual a la suma del calor de fusión más el calor de vaporización, ya que el paso directo de sólido-vapor puede realizarse en las dos etapas equivalentes sólido-liquido y liquidovapor.

CALOR DE VAPORIZACIÓN Cuando un líquido se encuentra a la temperatura de ebullición, para pasarlo a estado de vapor hay necesidad de aplicarle una cantidad de calor adicional, para romper las fuerzas atractivas intermoleculares, a este calor

necesario para evaporar cierta cantidad de sustancia se le conoce con el nombre de calor de vaporización.

Métodos para estimar el calor latente de vaporización