Aplicación De La Primera Y Segunda Ley De La Termodinámica

TABLA DE DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

VARIABLE DATO VARIABLE DATO

Masa del calorímetro

59.1 g

Volumen inicial

150 mL

Temperatura ambiente

20°C

Temperatura final

2°C

Temperatura inicial

19°C

Volumen final

190 mL

C Á L C U L O S

CONVERSION DE LAS TEMPERATURAS A KELVIN.

Tincial= 19°C 292.15°K

Tfinal= 2°C 275.15°K

Tambiente= 20° 293.15°K

Thielo=0 °C 273.15°K

1.-Cálculos de la densidad de agua.

ρ= 999.98+3.5X10-5(Tambiente)-6.0x10-6(Tambiente)2

ρ= 999.98+3.5X10-5(20°C)-6.0x10-6(20°C)2

ρ= 999.980 Kg/m3

999.980 kg/m3|(1000 g)/(1 kg)|(1 m3)/(1000000 cm3)= 0.9999 g/cm3

PARA CALCULAR MOLES, NECESITAMOS LA MASA DEL AGUA,

masa=0.9999 g/(cm^3 )*150cm^3

masa=149.98g

2.-Cálculo de los moles agua.

n=masa/(peso molecular)

nH2O= 149.98g/(18 g/mol)

nH2O =8.3325 mol

3.-Calcular del Cp del agua

Cpagua-liquida= (8.712+1.25x10-3T-0.18x10-6T2)R

A temperatura inicial

Cpagua = (8.712+1.25x10-3(292.15°K)-0.18x10-6(292.15K)2)8.314

Cpagua = 75.340 J/(mol-K)

A temperatura final

Cpagua= (8.712+1.25x10-3(275.15K)-0.18x10-6(275.15K)2)8.314

Cpagua= 75.177J/(mol-K)

Cp medio= (Cpagua(liquida)Ti+Cpagua (liquida)Tf)/2

Cp medio=(75.340 J/(mol-K)+75.177 J/(mol-K))/2

Cp medio = 75.258J/(mol-K)

4.-Calcular del Qagua.

Qagua= nagua Cpmedio-del-agua ∆T

Qagua= (8.3325mol) ( 75.258 J/(mol K) )( 275.15K- 292.15K)

Qagua= -10660.48 J

-10660.48J |(1 caloria)/(4.189 J)|=-2544.87 calorias.

5.-Calcular la densidad del agua del hielo

ρagua0°C= 999.98+3.5X10-5(Tambiente)-6.0x10-6(Tambiente)2

ρagua0°C= 999.98+3.5X10-5(0°C)-6.0x10-6(0°C)2.

ρagua0°C= 999.98 Kg/m3

999.9778 kg/m3|(1000 g)/1kg|(1 m3)/(1000,000 cm3)=0.9999 g/cm3

6.-Calcular el Cp hielo

CpHIELO= (8.712+1.25x10-3T-0.18x10-6T2)R

A temperatura a final

CpHIELO= (8.712+1.25x10-3(275.15K)-0.18x10-6(275.15K)2)R

CpHIELO= 75.2906J/(mol-K)

A temperatura inicial

CpHIELO = (8.712+1.25x10-3(273.15K)-0.18x10-6(273.15K) 2)R

CpHIELO =75.1873J/(mol-K)

Cp medio hielo= (Cpagua(liquida)Ti+Cpagua (liquida)Tf)/2

Cp hielo= (75.2906 J/(mol-K)+75.1873 J/(mol-K))/2

Cp hielo= 75.2389 J/(mol-K)

7.-Calcular el Cp aluminio.

Cp aluminio= 4.80+ 0.00322T

A temperatura inicial

Cpaluminio= 4.80+ 0.00322(292.15K)

Cpaluminio=5.7407 Cal/(mol-K)

A temperatura final

Cpaluminio= 4.80+ 0.00322(275.15K)

Cpaluminio=5.6859 Cal/(mol-K)

Cp medio aluminio=(CpaluminiTi+Cpaluminio Tf )/2

Cp medio aluminio= (5.7407 Cal/(mol-K)+5.6859 Cal/(mol-K))/2

Cp medio aluminio= 5.7133 Cal/(mol-K)

8.-Calcular el Qcalorímetro.

Q calorímetro= nAlCpmedio-del-Al ∆T

Q calorímetro= (51.9/26.9815 g/(g/(mol )) )(5.7133 cal/(mol- K) )(275.15K- 292.15K)

Q calorímetro= -186.82 cal -782.61J

9.- Calcular el calor sensible del hielo.

Qsensible=((Vfinal-Vinicial))/PM * ρagua0°C * Cagua0°C* ∆T

Qsensible=((190ml-150 ml))/(18 g/mol)(0.9999 g/ml)( 75.2389 J/(mol-K))( 275.15K-273.15K)

Qsensible= 334.36 J

334.36 J|(1 caloria)/(4.1868 J)|=79.81 calorias

10.-Calcular el calor latente de fusión del hielo.

Qlatente-de-fusion-del-dhielo = λ bibliograficoo-del-hielo ρagua0°C.

Qlatente-de-fusion-del-dhielo= 79.78 cal/g[(190ml -150 ml)( 0.9999 g/ml)]

Qlatente-de-fusion-del-dhielo= 3190.88 cal.

11.- Calcular el Qhielo

Qhielo= Qlat+Qsen

Qhielo=3190.88+79.81

Qhielo= 3270.69cal 13700.92J

12.-Calcular del calor total.

Qtotal= Qcalorimetro + Qagua + Qhielo

Qtotal=-782.61J +(-10660.48J) +13700.92J

Qtotal= 2257.83J

13.-Calcular ΔS de los alrededores.

Δsalrededores= (-Q alrededores)/(T ambiente)

Δsalrededores= (-2257.83 J)/( 293.15 K)

Δsalrededores= -7.7019 J/K

14.-Calcular ΔS del calorímetro.

ΔsCalorimetro= ((m Al)/(PM Al))Cp medio- del –Al Ln(Tfinal/Tinicial)

ΔsCalorimetro= ( 51.9/26.9815 g/(g/(mol ))(5.7133 cal/(mol- K) ) Ln(( 275.15K)/292.15K)

ΔsCalorimetro= - 0.6588 cal/( K)

-0.6588 cal/( K) | (4.1868 J)/(1 cal)|=-2.7599 J/( K).

15.-Calcular ΔS del agua del hielo.

Δsagua-del-hielo= (V█(H2O-del@hielo) *l █(H2O-del@hielo))/(PM█(H2O-del@hielo) ) Cp medio- del –agua-hielo Ln(Tfinal/Tinicial)

Δsagua-del-hielo=(( 190ml -150 ml)(0.999 g/(mol )) )/(18 g/(mol )) (75.2389 J/(mol K))Ln(( 275.15K)/273.15K)

Δsagua-del-hielo= 1.2502 J/K

16.-Calcular ΔS del agua.

Δsagua = (VH2O *l H2O)/PMH2O Cp medio- del –agua Ln(Tfinal/Tinicial)

Δsagua =((150 ml-150ml)( 0.9999 g/(mol )) )/(18 g/(mol )) ( 75.258 J/(mol-K) )Ln(( 275.15K)/292.15K)

Δsagua = -10.025 J/K =-2.3932cal /K

17.-Calcular ΔS del hielo.

Δshielo = (Q latente del hielo )/Thielo

Δshielo = 3190.88/(273.15 K)

Δshielo = 11.6817 cal/K

11.6713 cal/( K) | (4.1868 J)/(1 cal)|=48.9350 J/( K).

18.-Calcular ΔS del sistema.

ΔSsistema=ΔScal+ΔSagua+ΔShielo+ΔSagua-del-hielo.

ΔSsistema=-2.7599 J/( K) -10.025 J/K + 48.9350 J/( K). +1.2502 J/K

ΔSsistema=37.4003- J/K

19.-Calcular ΔS total

ΔStotal= ΔSsistema+ ΔSalrededores

ΔStotal=37.4003 J/K + (-7.7019 J/K)

ΔStotal= 29.6984J/K

TABLA DE RESULTADOS

Densidad agua

0.9999 g/cm3 Molesagua

8.3325 mol Cp medioagua

75.258J/(mol-K) Qagua=

-10660.48 J

Densidad hielo

= 999.98 Kg/m3

Cp medio hielo

75.2389 J/(mol-K) Cp aluminio

5.7133 Cal/(mol-K) Q calorímetro

= -782.61J

Qsensible

= 334.36 J

Qlatente-de-fusion-del-dhielo

= 3190.88 cal

Qtotal

= 2257.83J

Δsalrededores

= -7.7019 J/K

ΔsCalorimetro

= - 2.7599 J/( K).

Δsagua-del-hielo

= 1.2502 J/K

Δsagua

= -10.025 J/K

Δshielo

= 48.9350 J/( K) ΔSsistema

=37.4003- J/K

ΔStotal= 29.6984J/K

Análisis de los resultados.

En este caso, nuestra ΔStotal fue mayor a cero por lo que significa que el proceso es espontaneo irreversible es decir, aumento el orden.

Análisis de Gráficas:

La entropía está en función de la temperatura, al igual que depende también del tiempo, ya que conforme pasa el tiempo, disminuye la temperatura y la entropía crece.

CONCLUSIÓN:

La entropía es la energía que se desperdicia en un proceso. “S” es una medida del orden molecular. La entropía está en función con la temperatura. Conforme aumenta la energía, aumenta la entropía. El calor, es diferente de cero debido a que el hielo se queda con esté.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS.

DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BÁSICA II

Prácticas No. 5 y 6

Alumno:

Pereyra Perdomo Pedro

Grupo: 1IM19

Sección B

Turno Matutino

PRÁCTICAS N° 5 y 6

“Aplicación de la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica, al cálculo

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