1. Qu sucede cuando calentamosuna muestra de hielo
queinicialmente est a 25C y 1 atmde presin?
2. La adicin de calor hace que latemperatura del hielo aumente.
Entanto la temperatura est pordebajo de 0C, la muestrapermanecer
congelada. Cuando la temperatura llegue a0C, el hielo comenzar
aderretirse. 3. La adicin de calor hace que latemperatura del hielo
aumente. Entanto la temperatura est pordebajo de 0C, la
muestrapermanecer congelada. Cuando la temperatura llegue a0C, el
hielo comenzar aderretirse. 4. Puesto que la fusin es un
procesoendotrmico,elcalor queagreguemos a 0C se utilizar
paraconvertir hielo en agua, y latemperatura permanecer
constantehasta que todo el hielo se hayafundido. 5. Una vez que
hayamos llegado a esepunto, cualquier calor que se aadahar que la
temperatura del agualquida aumente. Una grfica de la temperatura
delsistema contra la cantidad de caloragregada se denomina curva
decalentamiento. 6. En la figura se muestra una curvade
calentamiento para convertir dehielo a -25C en vapor de agua a125C
a una presin constante de 1atm. 7. El calentamiento del hielo de
-25C a 0C se representa con elsegmento de lnea AB en lafigura,
mientrasquelaconversin de hielo a 0C enagua a 0C da pie al
segmentohorizontal BC. 8. La adicin de ms calor aumenta
latemperatura del agua hasta llegar a100C (segmento CD). En ese
momento, el calor se utilizapara convertir agua en vapor a
unatemperatura constante de 100C(segmento DE). 9. Una vez que toda
el agua se haconvertido en vapor, ste secalienta hasta su
temperaturafinal de 125C (segmento EF). 10. Podemos calcular el
cambio deentalpa del sistema en cadauno de los segmentos de lacurva
de calentamiento. En los segmentos AB, CD y EFestamos calentando
una solafase de una temperatura a otra. 11. La cantidad de calor
necesariapara elevar la temperatura deuna sustancia est dada por
elproducto del calor especfico, lamasayelcambio detemperaturaQ mCpT
12. Cuanto mayor es el calorespecfico de una sustancia, mscalor
tendremos que agregarpara lograr un aumento detemperatura dado. 13.
Puesto que el calor especficodel agua es mayor que el delhielo, la
pendientedelsegmento CD es menor que ladel segmento AB; hay
queagregar ms calor al agua paralograrun cambio detemperatura de
1C, que elnecesario para calentar 1C lamisma cantidad de hielo. 14.
En los segmentos BC y DEestamos convirtiendo una faseen otra a
temperatura constante. Latemperaturapermanececonstante durante
estos cambiosde fase porque la energaagregada se utiliza para
vencerlas fuerzas de atraccin entre lasmolculas, no para aumentar
suenerga cintica media. 15. En el caso del segmento BC, enel que
hielo se convierte enagua, el cambio de entalpapuede calcularse a
partir deHfus, mientras que para elsegmento DE utilizamos Hvap. 16.
EnelEJERCICIO TIPOSIGUIENTE calcularemos elcambio de entalpa total
para lacurva de calentamiento de lafigura anterior. 17. Calcule el
cambio de entalpa para laconversin de 1.00 mol de hielo a -25C en
vapor de agua a 125C, a unapresin constante de 1 atm. Los calores
especficos del hielo,agua y vapor de agua son 2.09 J/g-K,4.18J/g-Ky
1.84 J/g-K,respectivamente. Para el H2O, Hfus6.01 kJ/mol, y Hvap
40.67 kJ/mol. 18. Anlisis Queremos calcular el calor total quese
requiere para convertir 1 mol dehielo a -25C en vapor de agua
a125C. 19. Estrategia Podemos calcular el cambio deentalpa para
cada segmento y luegosumarlos para obtener el cambio deentalpa
total (ley de Hess). 20. Resolucin Para el segmento AB de la
figura,estamos agregando suficiente calor alhielo para aumentar su
temperatura25C. 21. Recuerde que un cambio detemperatura de 25C es
lo mismo queun cambio de temperatura de 25 K,as que podemos
utilizar el calorespecfico del hielo para calcular elcambio de
entalpa durante esteproceso: 22. SegmentoAB H= (1.00 mol)(18.0
g/mol)(2.09 J/g-K)(25 K) = 940 J = 0.94 kJ 23. Para el segmento BC
de la figura, enel que convertimos hielo en agua a0C, podemos
utilizar directamente laentalpa molar de fusin: 24. SegmentoBC H =
(1.00 mol)(6.01 kJ/mol) = 6.01 kJ 25. Los cambios de entalpa para
lossegmentos CD, DE y EF se puedencalcular de forma similar: 26.
Segmento CD H = (1.00 mol)(18.0 g/mol)(4.18 J/g-K)(100 K) = 7520 J
= 7.52 kJ 27. Segmento DE H = 11.00 mol2140.67 kJ/mol2 = 40.7Kj 28.
SegmentoEF H = 11.00 mol2118.0 g/mol211.84J/g-K2125 K2 = 830 J =
0.83 kJ 29. CALCULO FINAL H = 0.94 kJ + 6.01 kJ + 7.52 kJ + 40.7kJ
+ 0.83 kJ = 56.0 kJ 30. Comprobacin:Los componentes del cambio
total deenerga son razonables si se lescompara con la longitud de
lossegmentos horizontales de las lneasde la figura. Obsrvese que
elcomponente ms grande es el calor devaporizacin. 31. Calcule el
cambio de entalpa duranteel proceso en el que 100.0 g de agua
a50.0C se enfra a hielo a -30.0C.) 32. Los calores especficos del
hielo, aguay vapor de agua son 2.09 J/g-K, 4.18J/g-K y 1.84 J/g-K,
respectivamente.Para el H2O, Hfus 6.01 kJ/mol, yHvap 40.67 kJ/mol.
33. Enfriar una sustancia tiene el efectoopuesto que calentarla.
34. As pues, si partimos de vapor deagua y comenzamos a enfriarlo,
nosmoveremos de derecha a izquierdaen la figura. Primero bajaremos
la temperaturadelvapor (F--E),luego locondensaremos (E-D), etc. 35.
Hay ocasiones en las que, al extraercalor a un lquido,
logramosenfriarlo temporalmente por debajode su punto de congelacin
sinformar un slido. 36. Este fenmeno se denomina
sobre-enfriamiento. 37. Hay sobre-enfriamiento cuando seextrae
calor de un lquido con talrapidezquelasmolculasliteralmente no
tienen tiempo deasumir la estructura ordenada delslido. 38. Los
lquidos sobre-enfriados soninestables; la cada de partculas depolvo
en la disolucin o unaagitacin suave suelen bastar paraque la
sustancia se solidifiquerpidamente.
