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

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