El documento calcula la energía requerida para elevar la temperatura de un bloque de hielo de 40 kg desde -20°C hasta 140°C. Explica que se necesita una energía total de 125,271 kJ para completar los cambios de estado del hielo (fusión, evaporación) y elevar su temperatura a través de las diferentes fases. El cálculo se realiza aplicando la ley de Hess y usando valores dados para las energías de fusión, evaporación y cambios de calor específico en cada fase.

1. CALOR Y TERMODINÁMICA
Aplicación de la Ley de Hess
Cálculo de la energía involucrada en los cambios de
estado del Agua.
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
José Antonio Anaya Roa

2. ¿Cuánta energía requiere un bloque de hielo de 40 kg para elevar la
temperatura de –20°C a 140°C?
140
100
0
-20

3. 1.40 kg = 40 000 g = 2 220 moles de agua = n
2.Energía requerida para elevar la temperatura del hielo de -20ºC (253°K)
a 0°C (273°K). DH Hielo = 37.62 kJ/mol°K
Q Hielo = nDH Hielo DT
= (2 220 mol)(37.62 kJ/mol°K)(20°K)
= 1 670 kJ ó 400 kcal
3.Energía requerida para fundir el hielo DH Fusión = 6,02 kJ/mol
QF = n DH Fusión
= (2 220 mol)(6,02 kJmol)
= 13 363 kJ ó 3 200 kcal

5. 4.Energía requerida para elevar la temperatura del líquido de 0ºC (273°K)
a 1000°C (373°K). DH Líqudo = 75.35 kJ/mol°K
Q Líquido = nDH Líquido DT
= (2 220 mol)(75.35 kJ/mol°K)(100°K)
= 16 726 kJ ó 4 000 kcal
5.Energía requerida para evaporar el líquido DH Evaporación = 41 kJ/mol
QV = nDH Fusión
= (2 220 mol)(41 kJmol)
= 90 300 kJ ó 21 600 kcal

7. 6.Energía requerida para elevar la temperatura del vapor de 100°C
(373°K) a 140°C (419°K) DH Gas = 36.180 kJ/mol°K
Q Gas = nDH Gas DT
= (2 220 mol)(36.18 kJ/mol°K)(40°K)
= 3 212 kJ ó 7 67 kcal
7.La energía total requerida para el proceso:
Q Total = Q Hielo + Q Fusión+ Q Líquido+ Q Evaporación + Q Gas
= 1 670 kJ + 13 363 kJ + 16 726 kJ + 90 300 kJ + 3 212 kJ
= 125 271 kJ

8. Datos:
DH Hielo = 37.62 kJ/mol°K
DH Fusión = 6,02 kJ/mol
DH Líquido = 75.35 kJ/mol°K
DH Evaporación = 41 kJ/mol
DH Gas = 36.180 kJ/mol°K