Biofísica 3. Termodinámica 11 Calorimetría

Calorimetría 11. 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 para elevar la temperatura del O₂ hasta 26 ºC:

a. si la tapa está trabada,

tapa trabada = volumen constante

Q = m * ce * (Tf – Ti)

donde

Q = calor requerido

m = masa = 3 moles

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

R = constante de los gases ideales = 0,082 ltr atm / mol ºK

Tf = temperatura final = 26 ºC

Ti = temperatura inicial = 20 ºC

reemplazando

Q = 3 mol * 5/2 * 0,082 ltr atm / mol ºK * (26ºC – 20ºC) = 3,69 ltr atm

Q = 3,69 ltr atm = 3,69 dm³ atm (1 m³/ 1000 dm³) (101.300 Pa/ 1atm) = 373,8 J

Q = 373,8 J * (1 cal / 4,18 J) = 89,4 cal  < ------------ calor necesario a volumen constante

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 = m * ce * (Tf – Ti)

donde

Q = calor requerido

m = masa = 3 moles

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

R = constante de los gases ideales = 0,082 ltr atm / mol ºK

Tf = temperatura final = 26 ºC

Ti = temperatura inicial = 20 ºC

reemplazando

Q = 3 mol * 7/2 * 0,082 ltr atm / mol ºK * (26ºC – 20ºC) = 5,17 ltr atm

Q = 5,17 ltr atm = 5,17 dm³ atm (1 m³/ 1000 dm³) (101.300 Pa/ 1atm) = 523,3 J

Q = 523,3 J * (1 cal / 4,18 J) = 125,2 cal  < ------------ calor necesario a presión constante