Significado y funcionamiento
En las reacciones exotérmicas, la energía dentro del recipiente de reacción se transfiere al entorno, lo que puede provocar un aumento de la temperatura de la solución. Por el contrario, en las reacciones endotérmicas, la temperatura de la solución puede disminuir a medida que la solución recibe energía del entorno.
El recipiente, además del líquido, almacena calor. Si ignoramos la capacidad calorífica del recipiente, podemos subestimar la cantidad de energía necesaria para lograr la misma variación de temperatura.
Relaciones y condiciones de validez
En la aproximación experimental de presión constante, la expresión es −nΔH=(mc+Ccal)ΔT. Si la reacción es exotérmica, donde ΔH es negativo, entonces, bajo otras condiciones, el cambio de temperatura en el lado de los reactivos es positivo.
Es fundamental contar con la propiedad de proceder completamente con la reacción y evitar que el calor se escape externamente. Factores como la evaporación, la entalpía de solución, el retardo del sensor y la diferencia en el calor específico de la solución real también influyen en la medición.
Qué observar en la simulación
La pérdida de calor reduce el aumento de temperatura observado. La extrapolación de la curva de enfriamiento se aproxima a la pérdida, pero persisten valores atípicos y residuales.
Es una hipotética reacción exotérmica. Supongamos c = 4,18 J/(g·K), ambiente/inicial 20 °C, tiempo de reacción 20 s, mezcla perfecta, velocidad de generación de calor constante. La pérdida es el enfriamiento newtoniano con dT/dt=q̇/C−0.020(T−20). La temperatura a la que la curva de enfriamiento regresa a los 10 s en medio de la reacción se expresa como la temperatura de corrección de extrapolación más alta. Esta aproximación no es la temperatura máxima real y excluye las velocidades de reacción reales, la evaporación y los retrasos del termómetro.
Relaciones y símbolos clave
−nΔH = (m·c + Ccal)ΔT
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| ΔH | Cambio de entalpía por mol de reacción | J/mol |
| Ccal | Capacidad calorífica del calorímetro | J/K |
| ΔT | Cambio de temperatura observado | K |
Ejemplo resuelto
¿Cuál es la capacidad calorífica total de la solución y el calorímetro?
La solución y el recipiente reciben juntos el calor de reacción. qSolución=−nΔH=(mc+Ccal)ΔT y el signo de q es opuesto al de la reacción.
Errores frecuentes
- No es correcto escribir el valor de ΔH para una reacción exotérmica como positivo simplemente porque la temperatura ha aumentado.