informe entalpia 1

7/29/2019 INFORME Entalpia 1

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INFORME TEORICO

ENTALPA DE UN SISTEMA

Los cambios trmicos a presin constante se expresan mas adecuadamente mediante otra funcinH, llamada entalpa o contenido calorfico de un sistema. Esta funcin se define por la relacin:

Donde O y V son la presin y el volumen del sistema. Como E y PV se encuentran totalmente

caracterizadas por el estado del sistema, H es tambin una funcin de estado y es completamente

independiente de la manera en que se logra aquel. En consecuencia el cambio de entalpia,H,

puede escribirse as:

H=H2 - H1

Donde H2 es la entalpa del sistema en su estado final yH1 en el estado inicial. Al sustituir H2 y H1por sus equivalentes en la ecuacin: , obtenemos para H.

H=H2-H1 () ( ) ( ) ( )

( )

Esta es la expresin ms general de H. Cuando la presin permanece constante durante el

proceso entonces:

H ( )

H

Es decir, el cambio de entalpa a presin constante es igual al incremento en energa interna ms

cualquier trabajo de presin volumen realizado. De aqu que a presin constante H, represente

el calor absorbido en pasar del estado inicial al final, con tal que slo se efecte trabajo debido aP-V. Cuando las presiones inicialy final no son iguales, se calcula H por la expresin mas general

para calcular la entalpa de un sistema.

Entalpa en Alimentos

Es el contenido calrico o nivel de energa de un material, referido al que tiene a una temperatura

arbitraria en el que asigna nivel cero (generalmente -40C para productos congelados o 0C para

otros sistemas). Se utiliza mucho este concepto para el estudio de los fenmenos trmico de

sustancias puras o gases como vapor y aire; en el caso de los alimentos tiene su mayoraplicabilidad para los productos congelados. Sus unidades en el sistema SI es J/kg.

La cantidad de calor para calentar o enfriar un material desde una temperatura T1 hasta T2 es:

( )

para m la masa del material; las entalpas para las temperaturas , respectivamente.


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ENTALPIA DE ALIMENTOS CONGELADOS


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Impor tancia en la ental pa en la termoqumica

Los cambios qumicos pueden hacer que se desprenda o absorba calor, como se ilustr en la figura

5.8. Tambin pueden hacer que se efecte trabajo, sea sobre el sistema o sobre el entorno. La

relacin entre cambio qumico y trabajo elctrico es importante, y la estudiaremos con ciertodetalle en el captulo 20, Electroqumica.

No obstante, lo ms comn es que el nico tipo de trabajo producido por un cambio qumico sea

trabajo mecnico. Por lo regular efectuamos reacciones en el laboratorio a presin constante

(atmosfrica). En estas circunstancias, se efecta trabajo mecnico cuando se produce o consume

un gas en la reaccin. Consideremos, por ejemplo, la reaccin de zinc metlico con disolucin de

cido clorhdrico:

Si efectuamos esta reaccin en un vaso abierto dentro de una campana de laboratorio, veremos el

desprendimiento de hidrgeno gaseoso, pero probablemente ser menos obvio el hecho de que

se est efectuando trabajo. No obstante, el gas que se est produciendo debe expandirse contra la

atmsfera existente. Es ms fcil ver esto si la reaccin se efecta en un recipiente cerrado a

presin constante, como se ilustra en la figura. En este aparato, el pistn sube o baja para

mantener una presin constante en el recipiente de reaccin. Si suponemos, por sencillez, que el

pistn no tiene peso, la presin en el aparato ser la misma que afuera, la presin atmosfrica

normal. Al efectuarse la reaccin, se formar H2 gaseoso y el pistn subir. Por tanto, el gas

dentro del matraz est efectuando trabajo sobre el entorno al levantar el pistn

contra la fuerza de la presin atmosfrica que lo empuja hacia abajo. Este tipo de trabajo se

denomina trabajo de presin-volumen (o trabajo P-V). Si la presin es constante, como ennuestro ejemplo, el trabajo presin-volumen est dado por

w = -P V

donde Ves el cambio de volumen. Si el cambio de volumen es positivo, como en nuestroejemplo, el trabajo efectuado por el sistema es negativo. Es decir, se trata de trabajo realizadopor

el sistema sobre el entorno.


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La funcin termodinmica llamada entalpa (de la palabra griega enthalpein, que significacalentar) representa el flujo de calor en cambios qumicos que se efectan a presin constante

cuando no se efecta ms trabajo que el trabajo presin-volumen.

La entalpa, que denotamos con el smbolo H, es igual a la energa interna ms el producto de la

presin y el volumen del sistema:

H = E + PV

La entalpa es una funcin de estado porque la energa interna, la presin y el volumen son

funciones de estado.

Supongamos ahora que se efecta un cambio a presin constante. Entonces,

H = (E + PV)

Es decir, el cambio de entalpa est dado por el cambio de energa interna ms el producto de la

presin constante y el cambio de volumen. El trabajo de expansin de un gas est dado por w= -

PV, as que podemos sustituir -wpor PVen la ecuacin . Adems, por la ecuacin 5.5, podemos

sustituir Epor q + wy obtener, para H,

H = E+ P V= qp + w - w = qp

donde el subndice P del calor, q, indica que el cambio es a presin constante. As pues, el cambiode entalpa es igual al calor ganado o perdido a presin constante.

Dado que qpes algo que podemos medir o calcular fcilmente, y puesto que muchos de los

cambios qumicos que nos interesan se efectan a presin constante, la entalpa es una funcin

ms til que la energa interna. En la mayor parte de las reacciones, la diferencia entreH y Ees

pequea porque PVes pequeo.

Entalpas de reaccin

Dado que H = Hfinal _ Hinicial, el cambio de entalpa para una reaccin qumica est dado por laentalpa de los productos menos la de los reactivos:

H = H(productos) - H(reactivos)

El cambio de entalpa que acompaa a una reaccin se denomina entalpa de reaccin osimplemente calor de reaccin, y suele escribirse Hr, donde r es una abreviatura usada

comnmente para reaccin.

En la figura se muestra la combustin de hidrgeno. Si controlamos la reaccin de modo que 2

mol de H2(g) ardan para formar 2 mol H2O(g) a presin constante, el sistema libera 483.6 kJ de

calor. Podemos resumir esta informacin as:

2H2(g) + O2(g)2H2O(g) H = -483.6 kJ

Si H es negativo, as que esta reaccin es exotrmica. Advierta que H se da al final de la ecuacin

balanceada, sin mencionar explcitamente la cantidad de sustancias que intervienen. En tales

casos, los coeficientes de la ecuacin balanceada representan los nmeros de moles de reactivos y

productos que producen el cambio de entalpa indicado. Las ecuaciones qumicas balanceadas que

dan el cambio de entalpa correspondiente de esta forma se denominanecuaciones

termoqumicas.


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El cambio de entalpa que acompaa a una reaccin tambin puede representarse en un diagrama

de entalpa como el que aparece en la figura . Dado que la combustin de H2(g) es exotrmica, la

entalpa de los productos de la reaccin es ms baja que la de los reactivos. La entalpa del sistema

es ms baja despus de la reaccin porque se perdi energa en forma de calor liberado al

entorno.

La reaccin del hidrgeno con el oxgeno es altamente exotrmica (H es negativo y tiene una

magnitud grande), y procede rpidamente una vez que se inicia. La reaccin puede desarrollarse

con violencia explosiva, como qued demostrado con las desastrosas explosiones del dirigible

alemn Hindenburg en 1937 (figura 5.15 ) y el transbordador espacial Challengeren 1986.

Las pautas siguientes nos ayudan a utilizar las ecuaciones termoqumicas y los diagramas de

entalpa:

1. La entalpa es una propiedad extensiva. Por tanto, la magnitud de H es directamenteproporcional a la cantidad de reactivo consumido en el proceso. Por ejemplo, en la

combustin de metano para formar dixido de carbono y agua, se produce 890 kJ de

calor cuando 1 mol de CH4 se quema en un sistema a presin constante:

CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) H = -890 kJ

2. El cambio de entalpa para una reaccin tiene la misma magnitud pero signo opuesto que elH

para la reaccin inversa. Por ejemplo, si invertimos la ecuacin 5.18, Hpara el proceso es +890kJ:

CO2(g) + 2H2O(l)CH4(g) + 2O2(g) H= 890 kJ

3. El cambio de entalpa para una reaccin depende del estado de los reactivos y de los

productos. Si el producto de la combustin de metano (Ecuacin 5.18) fuera H2O

gaseosa en lugar de H2O lquida, H sera _802 kJ en lugar de _890 kJ. Habra menos

calor disponible para transferirse al entorno porque la entalpa de H2O(g) es mayor que

la de H2O(l). Una forma de constatar esto es imaginar que en un principio el producto es

agua lquida. Esa agua deber convertirse en vapor de agua, y la conversin de 2 mol

H2O(l) en 2 mol H2O(g) es un proceso endotrmico que absorbe 88 kJ:

2H2O(l)2H2O(g) H= +88 kJ


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Por tanto, es importante especificar los estados de los reactivos y de los productos en las

ecuaciones termoqumicas. Adems, generalmente supondremos que tanto los reactivos como los

productos estn a la misma temperatura, 25C,a menos que se especifique otra cosa.

BIBLIOGRAFA

Procesamiento de alimentos, Carlos Orrego.

Qumica: La ciencia central, Brown Lemay.

Fundamentos de Fisicoqumica, Samuel Maron y Carl Prutton

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