3 QUIMICA Schaum

CAMBIOS DE ENTALPÍA PARA DIVERSOS PROCESOS 97
CALORIMETRÍA
Se puede medir la cantidad de energía calorífica que entra o sale de una sustancia que sufre un cambio de temperatura.
La relación para determinado cuerpo es:
Intercambio de calor = (capacidad calorífica) × (cambio de temperatura)
El calentamiento o enfriamiento de un cuerpo de capacidad calorífica conocida se puede usar en calorimetría, la
medición de cantidades de calor. En sentido inverso: si se cuenta con toda la información sobre una sustancia, excepto
la capacidad calorífica (dos de tres variables), ésta se puede calcular aplicando la ecuación anterior.
ENERGÍA Y ENTALPÍA
Cuando un sistema absorbe calor, parte de la energía absorbida puede usarse para efectuar trabajo. Algunos ejemplos
de trabajo en este contexto son: la aceleración de un automóvil, la compresión de un gas, la carga de un acumulador
así como el cambio de estado del agua de líquido a gaseoso. Parte de la cantidad total de energía dentro de un sistema
se relaciona con la reorganización de los átomos, que se efectúa en las reacciones químicas; la energía de interacciones
entre átomos y moléculas, y la energía asociada con la temperatura (cualquier temperatura sobre el cero absoluto). Esta
porción almacenada se llama energía interna, E. La cantidad de calor absorbido por un sistema que sufre una modificación,
como un aumento de temperatura, un cambio de estado físico o una reacción química, depende, en parte, de
las condiciones en las cuales sucede el proceso. Un ejemplo: la cantidad de calor absorbido es exactamente igual al
aumento de E, si el sistema no realiza trabajo alguno. Ése sería el caso en una reacción química común, no relacionada
con un acumulador, efectuada en un recipiente de reacción cerrado para que no suceda una expansión contra la
atmósfera exterior. El cambio de E se puede representar con ∆E. (Delta mayúscula, ∆, es el símbolo matemático que
representa cambio o diferencia. ∆E es la diferencia de E que acompaña un proceso, que se define como el valor final
de E menos su valor inicial.)
La mayoría de las reacciones químicas realizadas durante los cursos de laboratorio se hacen en sistemas abiertos.
Eso quiere decir que no habrá acumulación de presión y que el sistema de reacción realizará algo de trabajo sobre los
alrededores o, posiblemente, los alrededores sobre el sistema. En esos casos, el principio de conservación de la energía
establece que la cantidad de calor transferido se ajuste a sí misma para suministrar la pequeña, pero importante, cantidad
de este trabajo. Se puede precisar una función nueva, la entalpía, H, que se relaciona en forma sencilla con el flujo
de calor en un recipiente abierto, o a presión constante, con la definición H = E + PV. La cantidad de calor absorbido
(o desprendido) en un proceso a presión constante es exactamente igual a ∆H, el aumento (o disminución) de H.
En resumen, si q es la cantidad de calor absorbido por el sistema desde sus alrededores,
q (a volumen constante) = ∆E
q (a presión constante) = ∆H
Estas ecuaciones son exactas mientras no se apliquen a dispositivos generadores de trabajo, como acumuladores y
motores, entre otros. Cualquiera de los términos en estas ecuaciones puede tener los signos + o −. El proceso puede
ser exotérmico, en el que q es negativo, cuando el sistema pierde calor. Un proceso endotérmico es aquel para el cual
q es positivo, lo que indica que el sistema absorbe calor. Si el sistema que se investiga no es exotérmico ni endotérmico,
está en equilibrio con el valor cuantitativo cero (0). La mayor parte de los problemas termoquímicos en este libro
se referirán a H. Aunque no se conozca el valor absoluto de ∆E o de ∆H, las ecuaciones anteriores son la base experimental
para medir los cambios en esas funciones.
CAMBIOS DE ENTALPÍA PARA DIVERSOS PROCESOS
Cambio de temperatura
Si se calienta o enfría una sustancia cuya capacidad calorífica es C, en un intervalo de temperatura ∆T,
q = C∆T