1.3.4: Calorimetría- Soluciones- Adiabática

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Page ID: 79619

Michael J Blandamer & Joao Carlos R Reis
University of Leicester & Faculdade de Ciencias

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Una ecuación general describe el calor\(q\) en términos de cambios de temperatura y composición a presión constante;\(\mathrm{dH} = q\).

\[\mathrm{dq}=\left(\frac{\partial \mathrm{H}}{\partial \mathrm{T}}\right)_{\mathrm{p}, \xi} \, \mathrm{dT}+\left(\frac{\partial \mathrm{H}}{\partial \xi}\right)_{\mathrm{T}, \mathrm{p}} \, \mathrm{d} \xi \label{a}\]

En esta aplicación de la Ecuación\ ref {a}, el sistema está aislado térmicamente; es decir,\(q\) es cero. Se agrega una alícuota de solución que contiene una pequeña cantidad de sustancia\(j\) química a una solución mantenida en un recipiente aislado térmicamente. Una ecuación rearreglada\ ref {a} toma la siguiente forma.

\[\mathrm{dT}=-\frac{(\partial \mathrm{H} / \partial \xi)_{\mathrm{T}, \mathrm{p}}}{(\partial \mathrm{H} / \partial \mathrm{T})_{\mathrm{p}, \xi}} \, \mathrm{d} \xi\label{b}\]

La reacción química ocurre en la celda de muestra, estando regida la velocidad de reacción química por la composición de la solución y constantes de velocidad apropiadas. La dependencia isobárica diferencial de la temperatura en el tiempo,\(\mathrm{dT} / \mathrm{dt}\) viene dada por la Ecuación\ ref {c}.

\[\frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{dt}}=-\frac{(\partial \mathrm{H} / \partial \xi)_{\mathrm{T}, \mathrm{p}}}{(\partial \mathrm{H} / \partial \mathrm{T})_{\mathrm{p}, \xi}} \, \frac{\mathrm{d} \xi}{\mathrm{dt}}\label{c}\]

El calorímetro registra la dependencia de la temperatura en el tiempo. Una ecuación basada en la Ley de Acción de Masas arroja la tasa de cambio de composición\(\mathrm{d}\xi / \mathrm{dt}\). La forma integrada de la Ecuación\ ref {c} produce una dependencia calculada del\(\mathrm{T}\) tiempo que puede compararse con la dependencia registrada. Este tema es importante en el contexto de la calorimetría termográfica [1-4].

Notas al pie

[1] M. J. Blandamer, P. M. Cullis, y P. T. Gleeson, Phys. Chem. Chem. Phys.,2002, 4 ,765.

[2] B. Jandeleit, D. J. Schaefer, T. S. Powers, H. W. Turner y W. H. Weinbereg, Angew. Chem. Int. Ed. Engl.,1999, 38 ,2495.

[3] M. T. Reetz, M. H. Becker, K. M. Kuling y A. Holzwarth, Angew. Chem. Int. Ed. Engl.,1998, 37 ,2647.

[4] G. C. Davies, R. S. Hutton, N. Millot, S. J. F. Macdonald, M. S. Hansom e I. B. Campbell, Phys. Chem. Chem.Phys.,2002, 4 ,1791.