Se describe brevente los efectos térmicos desde el punto de vista de la termodinámica.

1. EFECTOS TÉRMICOS
TERMODINÁMICA
ITSTlaxco
MARM

2. EFECTOS CALORÍFICOS
 Calor sensible
 Calor latente de sustancias puras
 Calor estándar de reacción
 Calor estándar de formación
 Calor estándar de combustión
 Dependencia de H con la T
 Efectos en las Rxn´s Industriales

3. EFECTOS DE CALOR SENSIBLE
 Cambios de temperatura
 Transferencia de calor a un sistema en el que:
 No existe transición de fases;
 No se lleva a cabo rxn química;
 No hay cambios en composición.

4. S i s t e m
a
EFECTOS DE CALOR SENSIBLE
Q
Tf=?
Relación entre el calor transferido de Q al
sistema y el cambio de T.

5.  Con la finalidad de estudiar el estado
del sistema
 La derivada total de U:
 Recordando :
EFECTOS DE CALOR SENSIBLE

6.  Se tiene
 El último término puede ser cero si:
 Si es un proceso a volumen constante
 Siempre que la energía interna sea independiente del
volumen.: Gases ideales y fluidos incompresibles y
aproximadamente verdadero para gases a bajas
condiciones
EFECTOS DE CALOR SENSIBLE

7.  Entonces:
 Para un proceso a V=Cte, mecánicamente
reversible Q=ΔU y se puede reescribir como:
EFECTOS DE CALOR SENSIBLE

8.  Donde:
 El segundo termino puede ser cero si:
 Proceso a P=Cte
 La entalpía de la sustancia es independiente de la
presión, sin considerar el proceso: Gases ideales y
aproximadamente válido para gases a baja presión
EFECTOS DE CALOR SENSIBLE

9.  Entonces:
 Para un proceso a P=Cte, mecánicamente
reversible Q=ΔH y para transferencia de calor
de flujo constante en intercambiadores ΔEp y
ΔEk son insignificantes, además Ws = 0; por lo
tanto:
EFECTOS DE CALOR SENSIBLE

10. DEPENDENCIA DE LA T DE LA CAPACIDAD
CALORÍFICA
¿Cómo conocer la capacidad calorífica?
Gases
Líquidos y sólidos

11.  De forma general:
 Recordando
 Se tiene
DEPENDENCIA DE LA T DE LA CAPACIDAD
CALORÍFICA

12.  Para una mezcla:
DEPENDENCIA DE LA T DE LA CAPACIDAD
CALORÍFICA

13.  Capacidad calorífica promedio como:
 Un rango de Temperatura de T0 a T
 Si se define la capacidad calorífica promedio
como:
 Siendo constante en el intervalo de T0 a T
DEPENDENCIA DE LA T DE LA CAPACIDAD
CALORÍFICA

14.  La capacidad calorífica promedio se define como:
 O bien:
DEPENDENCIA DE LA T DE LA CAPACIDAD
CALORÍFICA

15.  Con lo anterior se obtiene:
DEPENDENCIA DE LA T DE LA CAPACIDAD
CALORÍFICA

16. EJERCICIOS Y TAREA

17. CALOR LATENTE DE SUSTANCIAS PURAS
 Caracterizado por la no existencia
de cambios de T.
 Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas
 Efectos caloríficos en la transición de
fase
 Considerando la vaporización de un
líquido
 Existe equilibrio líquido- vapor

18.  Vaporización a T dada
CALOR LATENTE DE SUSTANCIAS PURAS
Líquid
o
satura
do
Líquid
o -
Vapor
Vapor
satura
do

19.  Para un sistema cerrado a P=cte
 Y para el proceso de estudio
 Entonces en cualquier transición de
fases:
 ELV (calor latente de vaporización)
 ESL (calor latente de fusión)
 ESV (calor latente de sublimación)
CALOR LATENTE DE SUSTANCIAS PURAS

20. Datos para calor latente
 ΔH→ P sat y datos volumétricos
 ΔH→ Mediante técnica calorimétrica
 Valores experimentales en la literatura
 Métodos de estimación aproximado
 Calor latente en el punto de ebullición normal
 Es decir a una presión de 1 atm

21.  Ecuación de Clapeyron
 Ecuación de Riedel
Datos para calor latente

22.  Ecuación de Watson. Para líquidos a
cualquier T.
Datos para calor latente

23. Presión de saturación mediante
 Investigar :
 Ecuación de Antoine

24. Ejercicios
 Para uno de los líquidos siguientes,
determinar el calor de vaporización en su
punto ebullición normal mediante el uso de
la ecuación de Clapeyron con una ecuación
de presión dada. Use las correlaciones
generalizadas vistas en el capitulo
anterior para estimar ΔV.
 Benceno
 Etilbenceno
 N-Heptano
 N –pentano

25. Ejercicios
 El benceno como líquido saturado a una P1 =10 bar
(TSAT
1=451.7K) , se estrangula en un proceso de
flujo constante hasta una presión P2=1.2 bar (TSAT
2=
358.7K), en estas condiciones es una mezcla de L-V.
estime la fracción molar de la corriente de salida
que es vapor. Para el benceno líquido, Cp= 162 J
mol-1 K-1. Ignore el efecto de la presión en la
entalpía del benceno líquido.

26. Tarea
 Ejercicios:
 4.13
 4.14
 4.8
 J.M.Smith. Introducción a la termodinámica
en I.Q.

27. Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas
• 1ra. Ley de la Termo
• Puesto que W=0
• Δ H d e l a
reacción se llama
Calor de reacción
Rxn
Sistema
abierto
Q
Q

28. • Calor estándar de reacción
• Es el cambio de H cuando a moles de A y b
m o l e s d e B , e n s u e s t a d o e s t á n d a r a
temperatura T, reaccionan para formar l moles
de L y m moles de M en sus estados estándares
también a T.
Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas

29. • ¿Qué es el estado estándar?
▫ Es un estado particular de una especie
a temperatura T, bajo condiciones
especificas de presión, composición y
estado físico.
Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas
M°
T
P
n
Estado
físico
Gases: Sustancia pura
en el estado de G.I. a 1
bar
Líquidos y sólidos:
Líquido y sólido puro real
a 1bar.

30. • Calor estándar de formación
• El C.E.F., de una rxn puede calcularse a partir de
los calores estándares que intervienen en la rxn.
• Rxn de formación
▫ Aquella donde se forma un solo compuesto a partir de
sus elementos constituyentes.
▫ Se basa en 1 mol de compuesto formado
Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas

31. • Los calores de rxn a cualquier T, se pueden
calcular:
▫ A partir de datos de capacidades caloríficas
▫ Los calores estándares de formación se tabulan
Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas

32. • Calor estándar de combustión
▫ La rxn de combustión se define como la reacción
entre un elemento o compuesto y el oxigeno, para
formar ciertos productos de combustión.
Efectos caloríficos en las Rxn´s químicas

33. Ejercicios

34. Dependencia con la T, de ΔH°
• Calor estándar de rxn
rxn rxn

35. • Donde:
• Se debe considerar
• Así, la definición de calor estándar es:
Dependencia con la T, de ΔH°

36. • La H en el estado estándar de un
compuesto químico es igual a su
calor de formación más las entalpías
e n e l e s t a d o e s t á n d a r d e s u s
elementos .
• Sí,
• Entonces:
Dependencia con la T, de ΔH°

37. • Las rxn´s estándar siempre están a condiciones
estándar de P. Por tanto H solo es función de T.
• Entonces la capacidad calorífica estándar:
• Por tanto,
Dependencia con la T, de ΔH°

38. • Finalmente
• O bien,
Dependencia con la T, de ΔH°