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Fórmula del calor de reacción

El calor de reacción también conocido como Entalpía de reacción es la diferencia en el valor de entalpía de una reacción química bajo presión constante. Es la unidad de medida termodinámica utilizada para determinar la cantidad total de energía producida o liberada por mol en una reacción. Como resultado, el calor de una reacción química puede definirse como el calor liberado al medio ambiente o absorbido mientras la reacción ocurre a presión y temperatura constantes. Joule (J) es la unidad utilizada para medir la cantidad total de calor recibido o liberado.

En las reacciones químicas, el calor se transfiere principalmente entre el sistema de reacción como un medio y el entorno como el otro. Antes y después de la transformación química, la cantidad de energía térmica es la misma. En otras palabras, el calor adquirido o perdido en un sistema que reacciona es equivalente al calor ganado o perdido en el entorno.



¿Qué es el calor de reacción?

En palabras simples, el calor de una reacción es la cantidad de energía necesaria para llevar a cabo la reacción especificada; es negativo para reacciones exotérmicas y positivo para reacciones endotérmicas. Aquí, para una reacción endotérmica, ∆H es positivo, mientras que ∆H es negativo para aquellas reacciones que producen calor.

Cuando la reacción dada se lleva a cabo a volumen constante, el calor requerido para afectar la reacción no es más que un aumento en la energía interna (∆U) a través de ∆H/∆U que será negativo para la reacción endotérmica y positivo para la reacción exotérmica.

Fórmula para el calor de reacción

Q = m × c × ΔT



Dónde,

  • Q = Calor de reacción,
  • m = masa del medio,
  • c = capacidad calorífica específica del medio de reacción,
  • ∆T = diferencia de temperatura del medio.

Además también tenemos otra ecuación como,

Calor de reacción = ΔH (productos) – ΔH (reactivos)



Dónde,

  • ΔH = cambio en el valor calorífico

Ejemplos resueltos sobre la fórmula del calor de reacción

Ejemplo 1: Calcule el cambio de calor que ocurre con la combustión de etanol cuando una cantidad específica de la sustancia se quema en el aire para aumentar la temperatura de 28 a 42 grados Celsius de 200 g de agua, siempre que el agua tenga una capacidad calorífica específica de 4,2 J. /G k.

Solución:

Se da que,

c = 4,2 Jg-1k-1,

metro = 200 gramos,

ΔT = 42 – 28,

es decir, ΔT = 14 °C o 14 K

Aquí en la pregunta, se menciona que se quema una cierta cantidad de etanol para elevar la temperatura del agua, lo que implica que el calor absorbido por el agua se desprende mediante el proceso de combustión del etanol. La cantidad de calor que se pierde en el proceso de combustión es igual a la cantidad de calor que gana el agua.

La cantidad de calor que se ha cambiado se puede determinar mediante la fórmula,

Q = m × c × ΔT

Q = 200 × 4,2 × 14

Por eso, Q = 11760J

Ejemplo 2: Cuando se disuelve cloruro de sodio en 100 g de agua a 25°C, la solución resultante tiene una temperatura de 21°C después de una agitación adecuada. Si se supone que la capacidad calorífica específica de la solución es 4,18 J/g°C, calcule el cambio de calor durante el proceso de disolución.

Solución:

Aquí se da que,

c = 4,18 J/g°C,

metro = 100 gramos,

ΔT = 25 – 21,

es decir, ΔT = 4 K

El proceso da como resultado una caída de temperatura, lo que indica que la disolución de la sal tiende a absorber calor del sistema. Dado que el calor perdido por el agua es el mismo que el calor absorbido por la sal,

Tenemos,

Q = m × c × ΔT

Q = 100 × 4,18 × 4

Por eso, Q = 1672J

Ejemplo 3: Cuando 240 gramos de hierro se enfrían de 90 °C a 25 °C, ¿cuánto calor se libera? (Dado: c = 0,452 J / g °C).

Solución:

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Tenemos,

metro = 240 gramos,

Capacidad calorífica específica del Hierro (c) = 0,452 J / g°C,

ΔT = Temperatura final – Temperatura inicial = 25 – 90 = -65 °Celsius

Tenemos la fórmula,

Q = m × c × ΔT

Al poner los valores dados en la ecuación anterior obtenemos,

Q = 240 × 0,452 × (-65)

por tanto, Q = -7051,2 J

es decir, Q = -7,05 KJ

Por eso, 7,05 kilojulios Se libera calor cuando tiene lugar el proceso.

Ejemplo 4: Con 650 KJ de energía, ¿cuánto carbono se puede calentar de 20 grados C a 100 °C? (Dado: c = 4,184 J / g °C)

Solución:

Aquí se nos da con,

c = 4,184 J/g grados C,

q = 650 KJ = 650000 J

ΔT = 100 – 20 = 80 grados Celsius

Se nos pide encontrar la masa (m), por lo que tenemos la fórmula,

Q = m × c × ΔT

la ecuación anterior nos dará,

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m = Q / (c × ΔT)

Al poner los valores dados en la ecuación anterior, obtendremos la masa real de carbono requerida,

metro = 650000 / (4,184 × 80)

metro = 1941,9 gramos

es decir m = 194 kilogramos

Ejemplo 5: ¿Cuál es la capacidad calorífica específica de 60 gramos de una sustancia que se calienta de 30°C a 40°C cuando se agregan 968 J de energía?

Solución:

Se da en la pregunta que,

metro = 60 gramos

ΔT = 40 – 30 = 10 grados Celsius

q = 968 julios

Tenemos que encontrar la capacidad calorífica específica (c) para tener la fórmula,

Q = m × c × ΔT

la ecuación anterior nos dará,

c = Q / (m × ΔT)

Al poner los valores dados en la ecuación anterior obtendremos,

c = 968 / (50 × 10)

c = 1,936 J/g°C

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