Ejercicio 4 Termoquímica: Energía interna en el calentamiento de 1 mol. Calor específico del agua.

En este ejercicio resuelto de termoquímica vamos a calcular la variación de energía interna que sufre un sistema compuesto por 1 mol de agua líquida cuando se calienta desde 40ºC iniciales a 80ºC. El enunciado completo es:

Sabiendo que el calor específico del agua es de 4180 J/kg·K, calcular la variación de energía interna que experimenta 1 mol de agua a 1 atmósfera de presión cuando se caliente desde 40 grados centígrados hasta 80 grados centígrados. 

Como el cambio de volumen cuando el agua cambia de temperatura pero no de estado puede despreciarse, el término -PΔU en la fórmula de la energía interna se anulará:

Relación entre la variación de energía interna, el calor y la variación de volumen de la reacción química

Por lo que:

Variación de energía interna en una reacción química a volumen cte

Así, basta calcular el calor a volumen constante a partir de su relación con la masa de una sustancia, con su calor específico y con el incremento de temperatura que sufrirá, es decir:

Q=m·c·ΔT

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EJERCICIOS:

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Category: Ejercicios de Termoquímica and Termodinámica Química.

12 Comentarios

  1. Confundo la situación en la que el volumen es constante, con la situacion en la que la presión es cte. Por ejemplo en este ejercicio, no menciona el volumen, pero tampoco me dice que la presión varíe.

    1- Si no lo menciona, ¿Doy por hecho que es constante?
    2-La presión entonces en este caso, ¿también es constante? Aunque no creo, porque si lo fuese H=Qp…y no podria ser U=Qv.

    Mar, 3 Años Antes Reply

    • ¡Hola Mar! Comprendo tu duda, a veces cuesta distinguir las dos situaciones. Si te dan una presión en el enunciado y no te indican que haya ningún tipo de cambio ni de variación, da por hecho que la presión es constante. Aunque no nos importa mucho en este caso, ya que la variación de energía interna siempre será igual a Qv aunque el proceso se esté llevando a cabo con variación de presión.

      Sin embargo, que la presión sea constante, no significa que el volumen varíe. Tienes procesos en los que no cambia ni la presión ni el volumen, y este es uno de ellos. ¿Por qué no cambia el volumen? Porque si tú consideras 1 litro de agua a 40 ºC y 1 litro de agua a 80ºC, su volumen es prácticamente el mismo, por lo que la variación la despreciamos totalmente y DV = 0.

      En estos procesos que se llevan a cabo tanto a presión constante como a volumen constante suele ocurrir que DH = DU.

      QuimiTube, 3 Años Antes Reply

      • Entonces en este ejercicio se cumple Qp=Qv, y por lo tanto como DH=DU? Se podría hacer por otro camino o ese sería la única forma de hacerlo?
        *Gracias por los videos, me están siendo de gran ayuda, como se nota cuando a un profesor le gusta enseñar. Por cierto sigues algún libro en especial?

        María, 2 Años Antes Reply

        • ¡Hola María! Efectivamente en este ejercicio se cumple eso, y por tanto podemos deducir DH = DU. No se me ocurre otra forma de calcularlo con los datos que nos dan en el problema.
          Muchas gracias por tu comentario, me alegra que te gusten los contenidos.
          Tengo muchos libros de bachillerato y de química general pero no sigo ninguno en concreto, prefiero buscar la mejor forma de decir cada cosa. Sin embargo, si te tengo que recomendar alguno es el Santillana.
          http://www.quimitube.com/libro-de-texto/quimica-2-bachillerato-santillana-2009-isbn-978-84-294-0993-2

          QuimiTube, 2 Años Antes Reply

  2. Muchas gracias por tus videos, y por tu dedicacion! Sigue asi!!
    Queria comentarte que en el problema en el videos nos das el calor especifico en kJ y en el cuadro de abajo en J. Creo que lo correcto es lo de abajo ya que si al final te da la variacion de energia interna en julios seria imposible si el calor especifico esta en kJ, no se si esto es correcto o estoy cometiendo yo un error. Agradecerte de nuevo todos tus videos

    Beatriz, 3 Años Antes Reply

  3. Si no me equivoco me parece que Hay un error en el enunciado para que las unidades sean correctas. Hablas de 4180kj y en la explicación hablas en julios, a demás si fuese el Ce del agua en KJ el resultado deberia ser en julios, o al menos eso he entendido yo..
    Muchas gracias por tus vídeos

    Luna, 2 Años Antes Reply

    • Quise decir que el resultado deberia ser en kilojulios en el caso de que fuesen 4180kj

      Luna, 2 Años Antes Reply

      • Hola Luna, tienes toda la razón, en la pizarra pone kJ y son J, como está en el enunciado al pie de vídeo. Un saludo y gracias por comentarlo.

        QuimiTube, 2 Años Antes Reply

  4. Hola, muchas gracias por tus vídeos me encantan :) . ¿Es válido si considero la variación de temperatura y calculo cada volumen (inicial y final) con la ley de los gases ideales? De no ser así ¿Por qué?

    Pedro Espinoza, 7 Mess Antes Reply

    • ¡Hola Pedro! No podrías hacerlo de este modo porque a 1 atmósfera y a 40 y 80 grados centígrados respectivamente el agua está en estado líquido. Ten en cuenta que la ley de los gases ideales, como su propio nombre indica, solo es válida para gases. Un saludo.

      QuimiTube, 7 Mess Antes Reply

  5. Hola, en el resultado final la variación de temperatura la coges en grados centigrados no tendría que ser en grados kelvin? Porque el valor del calor especifico viene en J/Kg·K.

    Adrian, 6 Mess Antes Reply

    • Hola Adrián, al ser una variación es indiferente, ya que en las dos escalas te dará el mismo resultado. Un saludo.

      QuimiTube, 6 Mess Antes Reply


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