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Estado de la materia: sólido y líquido

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Clases Aula24LMS

on 4 December 2014

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Transcript of Estado de la materia: sólido y líquido

Profesor Julio Rojas
Área de Química
Antecedentes
El estudio de los líquidos hizo progresar el estudio de los fenómenos caloríficos.
Introducción
Estado de la materia: sólido y líquido
Bienvenidos a la clase en línea de
Aula 24
Ubicación: Estado de México

El estudio de los sólidos ha permitido la aplicación en el terreno de la electrónica y de los nuevos materiales, que son, en buena parte, el fundamento del actual progreso tecnológico.
¿Cómo se clasifican los sólidos?
Cristalinos y amorfos
Sólidos
cristalinos
Sólidos
amorfos
¿Algún material que sea
un sólido amorfo?
plástico
cera
asfalto
vidrio
concreto
Actividad 1
Calcule la cantidad de energía calórica en kilocalorías que se necesita para vaporizar 28.0 gramos de agua a 100°C.
Solución:
Busque una tabla de valores de vaporización o condensación de algunos líquidos en sus puntos de ebullición normales y 1 atm de presión.
Encontrará el valor del calor de vaporización del agua es de 540 cal/gr
Se calcula la cantidad de energía calórica en kilocalorías como sigue:

540 cal 1 kcal
28.0 gr x ----------- x ------------ = 15.1 kcal
1 gr 1000 cal

Actividad 2
Calcule la cantidad de energía calórica en joules que se necesitan para vaporizar 0.105 moles de agua líquida a 100 ° C.
Busque una tabla de valores de vaporización o condensación de algunos líquidos en sus puntos de ebullición normales y 1 atm de presión.
Encontrará que el calor de vaporización es de 2.26 x 106 j/kg
Debemos convertir los moles a gramos y luego a kilogramos para utilizar este factor.
Utilizando como masa molar del agua 18.0 gramos, el cálculo es como sigue:


18.0 gr 1 kg 2.26 x 106 j
0.105 mol x ---------- x ---------- x ------------------- = 4270 joules
1 mol 1000 gr 1 kg


SOLUCIÓN ALTERNA:

De la misma tabla de valores de vaporización, encontrará el valor del calor de vaporización del agua es de 540 cal/gr.
Utilice este factor y convierta las calorías en joules (4.184 joules = 1 cal), el cálculo es como sigue:


18.0 gr 540 cal 4.184 joules
0.105 mol x ------------ x ----------- x ----------------- = 4270 joules
1 mol 1 gr 1 cal

Actividad 3
Calcule el punto de fusión del hielo si un patinador ejerce sobre él una presión de 25 atm.
Solución:
Una presión de 1 atm reduce el punto de fusión del hielo en 0.0075 °C (dato que explica el autor en el tema), por lo tanto el cálculo es como sigue:



0.0075 °C
25 atm x -------------- = 0.19 ° la reducción, por lo tanto el punto de fusión del hielo
1 atm del hielo es de – 0.19°C
Actividad 4
Calcular la cantidad de energía calórica en kilocalorías que se libera cuando 75 gramos de agua líquida forma hielo a 0°C.
Solución:
Busque una tabla de calores de fusión o de solidificación de algunos sólidos en sus puntos de fusión. Encontrará que el calor de solidificación del agua es 80 cal/gr, entonces se calcula la cantidad de energía calórica en kilocalorías como sigue:


80 cal 1 kcal
75.0 gr x ----------- x ----------- = 6.0 kcal
1 gr 1000 cal

Actividad 5
Calcule la cantidad de energía calórica, en kilojoules, que se libera cuando 0.510 moles de benceno líquido (C6H6) se convierten en benceno sólido a 6°C en su punto de fusión.

Solución:

Busque una tabla de calores de fusión o de solidificación de algunos sólidos en sus puntos de fusión. Encontrará que el calor de solidificación del benceno es 1.26 x 105 J/kg
Debemos convertir los moles a gramos y luego a kilogramos para utilizar este factor.
Utilizando la masa molar del benceno como 78 gr el cálculo es como sigue:



78.0 gr 1 kg 1.26 x 105 J 1 kJ
0.510 mol x ----------- x ------------ x ------------- x -------------- = 5.01 kJ
1 mol 1000 gr 1 kg 1000 J

SOLUCIÓN ALTERNA:

Busque una tabla de calores de fusión o de solidificación de algunos sólidos en sus puntos de fusión. Encontrará que el calor de solidificación del benceno es 30.1 cal/gr.
Utilizando este factor y la conversión de calorías a joules (4.184 joules = 1 cal) el cálculo es como sigue:



78.0 gr 30.1 cal 4.184 cal 1 kJoule
0.510 mol x ----------- x ------------ x ------------- x -------------- = 5.01 kJ
1 mol 1 gr 1 cal

Actividad 6
Calcule la cantidad de energía calórica, en calorías, que se requiere para convertir 120 gr de hielo a exactamente 0°C a 100 °C.
Solución:
Aunque no se requiera un diagrama como el siguiente como parte de la solución, el mismo facilita la determinación de los pasos involucrados:
Busque una tabla de calores de fusión o de solidificación de algunos sólidos en sus puntos de fusión. Encontrará que el calor de fusión del agua es 80 cal/gr. Entonces la energía que se necesita para el paso 1 es:
Paso 1

80 cal
120 gr x ------------ = 9600 cal
1 gr

Paso 2
Buscamos el calor específico del agua y encontramos que es de 1.00 cal/(gr °C), entonces para el paso 2 la energía que se requiere es:


1.00 cal
--------------- x 120 gr x ( 100 – 0 ) °C = 12000 cal
1 gr °C

Paso 3
Busque una tabla de valores de vaporización o condensación de algunos líquidos en sus puntos de ebullición normales y 1 atm de presión.
Encontrará el valor del calor de vaporización del agua es de 540 cal/gr
Entonces para el paso 3 la energía que se necesita es:

540 cal
120 gr x -------------- = 64800 cal
1 gr

Entonces la energía calórica total que se necesita desde el paso 1 hasta el paso 3 es:

Paso 1 = 9600 cal
Paso 2 = 12000 cal
Paso 3 = 64800 cal
---------------
86400 cal <= energía calórica total requerida

Actividad 7
Calcular la cantidad de energía calórica, en kilojoules, que se requiere para convertir 20.0 gr de hielo a exactamente 0°C a agua líquida a 40 °C.
Solución:
Aunque no se requiera un diagrama como el siguiente como parte de la solución, el mismo facilita la determinación de los pasos involucrados:
Busque una tabla de calores de fusión o de solidificación de algunos sólidos en sus puntos de fusión. Encontrará que el calor de fusión del agua es 3.35 x 105 J/kg, el cálculo es como sigue:
Paso 1

1 kg 3.35 x 105 J 1 kJ
20.0 gr x ------------ x ------------------- x -------- ------- = 6.70 kJ
1000 gr 1 kg 1000 J

Utilizando el calor específico del agua como 4.18 x 103 J/(kg K) y el cambio de temperatura de 40 K que sale de 313 K (40°C) - 273 K (0°C), el cálculo es como sigue:
Paso 2
4.18 x 103 J 1 kg 1 kJ
--------------------- x 20 gr x ---------- x 40 K x ----------- = 3.3 J
Kg K 1000 gr 1000 J
El total en los pasos 1 y 2 es:

Paso 1: 6.7 kJ
Paso 2: 3.3 kJ
------------------
Energía calórica total requerida => 10.0 kJ

Donde:
m= masa del líquido.
V= volumen del liquido
ᵨ= densidad.

Sus unidades son:
G/cm3
Kg/m3
Densidad
ᵨ=m/v
Actividad 8
Encuentra la densidad del aluminio si se sabe que 42 g de este equivalen a 0.58 m3.
Busquemos el factor de conversión.
1kg=1000g
42g X 1kg/1000g=0.042kg
Datos:
M=0.042kg
V=0.53m3
ᵨ=?
Sustitución
ᵨ=m/v
ᵨ=0.042kg/0.58m3
ᵨ=0.8kg/m3
Actividad
Problemas para resolver
Conclusión
Gracias ¡Hasta la próxima clase!
Consulta al profesor Web
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