Biofísica 3 Termodinámica (20) 11. Calorimetría

Un cilindro como el indicado en la figura, contiene 3 moles de O2, a presión 1 atmósfera y temperatura 20 ºC. La presión exterior es la atmosférica.

Calcular el calor requerido (1) para elevar la temperatura del O2 hasta 26 ºC:

 

 

(1) La mayor parte de los intercambios de calor que efectúan los sólidos y los líquidos son a presión constante. En esas condiciones el calor específico es aproximadamente constante dentro de un rango amplio de temperaturas. Para presión atmosférica normal este el valor que figura en tablas.

En el caso de los gases, el calor intercambiado depende de la evolución. Esto significa que el calor específico es distinto para cada evolución. En general, para gases ideales, suelen darse dos valores característicos que son el calor específico a volumen constante (cV) y el calor específico a presión constante (cp).

Para gases ideales monoatómicos cV = 3/2 R y cp = 5/2 R y para diatómicos cV = 5/2 R y cp = 7/2 R, siendo R la constante universal de los gases

 

a)     si la tapa está trabada,

 

Tapa trabada = volumen constante

 

Q = n ce (Tf – Ti)

 

donde

Q = calor requerido

n = número de moles = 3 moles

ce = calor especifico del O₂ (gas diatónico) a volumen constante = 5/2 R

R = constante de los gases ideales = 2 cal/ mol K

Tf = temperatura final = 26 ºC

Ti = temperatura inicial = 20 ºC

 

reemplazando

Q = 3 mol 5/2  2 cal / mol K (26 ºC – 20 ºC) =  90 cal 

b)     si la tapa puede desplazarse sin rozamiento y la expansión es suficientemente lenta como para que el gas se mantenga a presión constante.

 

Q = n ce (Tf – Ti)

 

donde

Q = calor requerido

ce = calor especifico del O₂ (gas diatónico) a presión constante = 7/2 R

 

reemplazando

Q = 3 mol 7/2  2 cal / mol K (26 ºC – 20 ºC) = 126 cal 

 

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