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Teoría 8 Termoquímica: Relación entre el calor a presión constante y el calor a volumen constante (Qp y Qv)

Hemos visto en los apartados previos, el 6 y el 7, la aplicación del Primer Principio de la Termodinámica a las reacciones que transcurren a volumen constante, en cuyo caso la transferencia de calor recibe el nombre de Qv, y a las reacciones que transcurren a presión constante, que da lugar a QP. Asimismo, hemos deducido que:

ΔU = QV  y  ΔH = QP

Relación entre calor a presión constante y calor a volumen constante en una reacción química

A partir de esto podemos deducir la relación entre la variación de entalpía y la variación de energía interna.

  • Relación entre QP y QV para sólidos y líquidos

En el caso de las reacciones en las que sólo intervienen sólidos o líquidos, podemos considerar que la variación de volumen entre reactivos y productos es muy pequeña y que el producto  PΔV es despreciable. Así se obtiene

QP = QV, o también, ΔH = ΔU

  • Relación entre QP y QV para gases

En cambio, si en las reacciones intervienen especies gaseosas, que haya o no variación de volumen dependerá de la variación del número de moles de especies gaseosas enre reactivos y productos:

PV = nRT
PΔV = ΔnRT

Utilizamos la ecuación ya conocida QP = ΔU + PΔV y sustituiremos PΔV por ΔnRT y obtenedremos:

Relación entre Qp y Qv

Relación entre H y U

La variación de volumen dependerá de la variación del número de moles, ya que a más cantidad de moles gaseosos, manteniendo la presión constante, será mayor volumen.

Sólo si Δn = 0, entonces QP = QV, sino QP ≠ QV

Para calcular Δn en una reacción vamos a ver un ejemplo concreto, consideremos la reacción de combustión del metano:

Reacción química de combustión del metano

La variación del número de moles corresponde a la suma de los coeficientes estequiométricos de los productos menos la suma de los coeficientes estequiométricos de los reactivos, es decir:

Cálculo de la variación del número de moles de componentes gaseosos en una reacción química

 

Category: Teoría de Termoquímica and Termodinámica Química.

25 Comentarios

  1. Gracias! entendi todo! 🙂

    Sachet, 5 Años Antes Reply

  2. Me surge la siguiente duda:
    Si H=U+pV
    Entonces ΔH=ΔU+pΔV+VΔp
    ¿Por qué se prescinde del sumando VΔp al deducir la relación entre Qp y Qv?

    Muchas gracias y enhorabuena por unas explicaciones tan claras.

    Saludos

    Javier, 4 Años Antes Reply

    • Hola Javier, muy buena apreciación. Debería haber mencionado que aplicamos la suposición de que estamos a presión constante, ya que la entalpía, H, es siempre a presión constante, que son los sistemas más habituales. Si aplicamos esto, el sumando que tú has considerado VDP se convierte en 0 y lo obviamos. Un saludo grande.

      QuimiTube, 4 Años Antes Reply

      • Muchas gracias.

        Sois los mejores

        Javier, 4 Años Antes Reply

        • ¡De nada! Gracias por tu apoyo y tus comentarios. Un abrazo.

          QuimiTube, 4 Años Antes Reply

  3. hola, muchas gracias por tus aportes de verdad 😀 .. ¿estudiaste ciencias químicas? te super agradezco porque me ha servido de mucha ayuda . gracias (Y)

    Alonso, 4 Años Antes Reply

    • ¡Hola Alonso! Muchas gracias 🙂 Sí, estudié químicas, es mi área. Un saludo.

      QuimiTube, 4 Años Antes Reply

  4. Quiero saber si tienes el solucionario de fisicoquimica de maron y prutton, es que quiero checar las respuestas del problema numero 3 del capitulo 4

    juan lopez, 4 Años Antes Reply

    • ¡Hola Juan! No , no lo tenemos, lo lamento. Un saludo.

      QuimiTube, 4 Años Antes Reply

  5. ¡Muchas gracias por tus vídeos! Me has ayudado a entender en tan solo un par de horas todo lo que no conseguí entender en meses, realmente muy agradecida 😀 Saludos.

    Laura, 4 Años Antes Reply

  6. Hola:
    Podrias decirme en que tipos de reacciones la variacion del numero de moles es distinta de cero. Desde ya muchas gracias. Muy interesante y didacto la forma en que se plantean las clases.

    Sergio, 4 Años Antes Reply

    • ¡Hola! Te sugiero seguir haciendo los ejercicios, en ellos verás reacciones de este tipo. Cualquier reacción en la que la suma de moles de reactivos y de productos sea distinta te dará una variación de moles distinta de cero. Un saludo.

      QuimiTube, 4 Años Antes Reply

  7. muchisimas gracias unas explicaciones clarísimas gracias a ti estoy aprobando los examenes

    Alba, 3 Años Antes Reply

    • Muchas gracias a ti por comentar, ánimo con tus estudios!

      QuimiTube, 3 Años Antes Reply

  8. el agua en la reaccion de combustion del metano no deberia de estar en estado lìquido?

    lucas lopez, 3 Años Antes Reply

    • ¡Hola! Generalmente se suele poner en estado gas porque durante la combustión se vaporiza, aunque depende de las condiciones de la combustión. A altas temperaturas y en recipientes abiertos (que sería el calor a presión constante, lo más habitual en una combustión) es H2O (g).

      QuimiTube, 3 Años Antes Reply

  9. Al final del video, no es trabajo sino calor correcto? Excelentes videos!!

    Hector, 3 Años Antes Reply

  10. hola me surge una duda con respecto a calcular el calor liberado. Por ejemplo si tengo la combustión del metano:
    CH4 + 202———> CO2 + 2H2O ^(delta)H°= -890.3 kJ/mol

    ¿que cantidad de calor se libera en la combustion completa de 1.65×10^4 L de CH4 medidos a 18.6 °C y 768 mmHg?

    como puedo calcular esto.

    Nallely Zavaleta, 3 Años Antes Reply

    • ¡Hola! Debes calcular cuántos moles de metano tienes con esas condiciones usando la ley de los gases ideales, es decir, P·V = n·R·T. Fíjate que tienes la presión (pásala a atmósferas), la temperatura (pásala a kelvin) y el volumen (que ya está en litros). Usando R 0,082 puedes calcular n, que es el número de moles de metano. Una vez calculado el valor de n puedes determinar los kJ liberados, ya que sabes que por cada mol de metano se liberan -890,3 kJ.

      QuimiTube, 3 Años Antes Reply

  11. la forma de transmitir el conocimiento es muy buena, un saludo grande!

    ivan, 3 Años Antes Reply

  12. eres muy buena explicando , contigo me entero mucho mejor que con mi profesora de quimica que me ha suspendido con 4 el primer trimestre pero con tus explicaciones he logrado sacar un 9 en termodinamica muchas gracias ya que lo que importa no es la materia si no quien te la explique ya que eso influye mucho

    yasmina, 2 Años Antes Reply

  13. Quiero darte las gracias por tus sosegadas explicaciones.
    Transmites seguridad, calma y mucha, mucha sabiduría.
    Eres una gran profe.

    Javier, 1 Año Antes Reply

    • Uno de los comentarios más bonitos que me han hecho, muchísimas gracias.

      QuimiTube, 10 Mess Antes Reply


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