Principios de ingenieria quimica. calor de reaccion

a. Calor de reaccion y su clasificacion

Calor: Se define como la parte del flujo total de energia que pasa por el limite del sistema y que esta provocado por una diferencia de temperarturas entre el sistema y los alrededores. El calor puede transferirse por conduccion, conveccion o radiacion.

Reacción química: cambio químico o fenómeno químico, es todo proceso termodinámico en el cual una o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos. Los reactantes pueden ser elementos o compuestos

El calor de reaccion: es la variacion de energia que aparece directamente como resultado de una reaccion , este termino en un legado de la epoca de la teorica calorifica. Cuando consideramos los conceptos modernos se dice que es calor de reaccion se puede interpretar como la energia liberada ( reaccion exoternica ∆H negativo ) o absorbida ( Reaccion endotermica ∆H positivo )a causa de una reaccion, que se transiere en forma de calor en ciertos tipos de experimentos, pero tambien puede tranformarse en energia interna o algun otro tipo.

La energia liberada o absorbida durante una reaccion proviene de la reordenacion de los enlaces que unen a los atomos de las moleculas reaccionantes. para una reaccion exoternica, la energia necesaria para mantener la estabiidad de los productos es menor que la requerida para lograr lo mismo con los reactantes, y el sobrante de energia se desprenda.

Para una definición completa de los estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio de entalpía del sistema, H r. En este caso podemos escribir:

Para tomar en cuenta los posibles cambios de energia causados por una reaccion, al considerar el balance se incorpora a la entalpia de cada constituyente individual una cantidad adicional, llamada entalpia o calor de forma estandar. de esta forma para el caso de una sola especie sin ningun efecto de presion sobre la entalpia y omitiendo sus cambios de fase.

∆H=∆H ̂°"fa"+ ∫_Tref^T▒〖Cpa dT〗

Donde :

a es la especie a estudiar

Para varias especies en las que no hay cambio de fase o mezclado se tiene

∆Hmezcla=∑_(i=1)^s▒ni.∆H ̂°fi+∑_(i=1)^s▒∫_Tref^T▒〖niCpi.dT〗

Donde:

i: representa a cada especie

ni: es el numeri de moles de la especie i

s: es el numero total de especies

∆(H°fi) ̂ :Calor de formacion estandar para cada especie

Nota: Si una mezcla sale de un sistema sin que se verifique una reaccion, es obvio que la especie que ale es igual a la que entra.

Para el caso de dos especies en un sistema con flujo:

La entalpia de salida seria

∆Hsalida=n1∆H ̂°f1+n2∆H ̂°f2+∫_Tref^salida▒〖(n1Cp1+n2Cp2)dT〗

La entalpia de entrada seria

∆Hentrada=n1∆H ̂°f1+n2∆H ̂°f2+∫_entrada^Tin▒〖(n1Cp1+n2Cp2)dT〗

Resultando cambio de reaccion de calor de la reaccion

∆H°reac=(∑_productos▒〖ni.∆H ̂°fi-∑_reactivos▒〖ni.∆H ̂°fi〗〗)

Existen diversos convencionalismos y simbolos relacionados con los calculos termoquimicos, que conviene memorizar para evitar dificultades, estas reglas pueden resumirse:

Los reactantes se situan en el lado izquierdo de la ecuacion y los productos del lado derecho.

Las condiciones de fase, temperatura y presion deberan especificar claramente, a menos que las dos ultimas sean condiciones estandar.

A menos que se especifique en otrs forma, los calores de reaccion, los cambios de entalpia y todos los constituyentes deberan estar expresados con respecto al estado de referencia de 25℃ (77℉) y 1 atm de presion total. El cambio de entalpia en estas condiciones se denomina calor

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