DETERMINACION DEL CAMBIO DE ENTROPIA EN UN SISTEMA AISLADO

DETERMINACION DEL CAMBIO DE ENTROPIA EN UN SISTEMA AISLADO

En este experimento se determinará el cambio de entropía asociado con el proceso de mezcla en un calorímetro adiabático, con base en cantidades conocidas de agua inicialmente a diferentes temperaturas y que finalmente alcanzan el equilibrio térmico.

OBJETIVOS

Determinar la variación de entropía en un sistema aislado.

MATERIALES

Calorímetro, termómetro, beaker de 150 mL, beaker de 100 mL, probeta de 50 mL, estufa.

PROCEDIMIENTO

Colocar en un vaso calorimétrico de 150 cm3 de capacidad una cantidad de agua destilada (75 cm3) previamente pesada y luego llevarla aproximadamente a 25 °C (TF). Una vez tapado el vaso agitar y registrar la temperatura cada 15 segundos durante cuatro minutos o hasta que se aprecie bien una estabilización o un descenso, regular, en el caso que el calorímetro registre pérdidas. Adicionar rápidamente una cantidad aproximadamente igual de agua previamente pesada, y a temperatura de 50 °C, (TC) al vaso calorimétrico, taparlo y continuar agitando y leyendo temperaturas cada 15 segundos hasta que se observe una estabilización. Repita el procedimiento 3 veces.

CALCULOS

La determinación del cambio de entropía requiere conocer la capacidad calorífica del vaso calorimétrico y las capacidades caloríficas molares promedio para el agua caliente en el rango de temperatura 50 °C - Teq y para el agua fría en el rango 25 °C - Teq.

Tomando los valores de capacidad de 17,989 cal/mol K para el agua a 50 °C y de 17,980 cal/mol K para el agua a 25 °C y conociendo la variación de temperatura y el número respectivo de moles de agua, la capacidad calorífica del calorímetro puede despejarse a partir de la relación:

[pic 1]

El cambio neto de entropía que sufre el sistema durante el proceso irreversible tendiente a alcanzar el equilibrio térmico, será igual a la suma de los cambios de entropía de las partes en que se ha subdividido el sistema, es decir, agua caliente, agua fría y calorímetro.

El cambio de entropía de cada parte se halla a partir de la ecuación:

[pic 2]

en donde Ci representa la capacidad calorífica promedio total de la parte considerada y Ti la temperatura inicial de la parte i-ésima.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué es la termodinámica?
2. ¿Qué son propiedades extensivas y propiedades intensivas?
3. ¿Qué son propiedades de estado y propiedades de trayectoria?
4. Defina: Sistema, frontera, entorno y universo
5. Defina: Entalpía, calor, temperatura, trabajo, energía, potencia.
6. ¿Qué es la entropía?
7. ¿Cómo se interpreta a nivel molecular la entropía?
8. ¿La variación de entropía en un sistema abierto es igual a la variación de entropía de un sistema aislado?

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