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pankreas
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Mensajes: 1513
Ubicación: The Ballesfield
Carrera: Industrial
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Buenas gente, quiero sacarme de encima esta guia de una buena vez, y ya estamos de entresemana, no me da el tiempo para sentarme a cavilar sobre esta consigna que debe ser muy pelotuda y lo peor es que muchas de las consignas pelotudas uno las piensa horas y horas y nunca las resuelve.
Bue al grano:
El nitrógeno reacciona con el hidrógeno para generar amoníaco, todos en fase gaseosa. Se introducen 20 moles de N2 y cantidad estequiometrica del segundo en un recipiente rígido de 20L, que se mantiene a 298K mediante un serpentín de enfriamiento. Pasado un tiempo, los reactivos se han convertido en un 60%. Desde que comienza la reacción hasta ese momento:
a) CALCULAR: Q, W, delta U, delta H, delta S, delta G y delta A
Bueno la mayoría de las cosas ya las calculé, salvo todas las que involucran el calor, porque no se como sacar el calor de la reacción! Yo se que el trabajo es nulo porque es un recipiente rígido, pero calor no es igual a entalpía porque no estamos a presion constante, ¿de donde lo saco? yo olfateo que tiene que ver con la ecuacion de los gases pero... Bue una vez que saque el calor puedo conseguir delta U y delta A, porque las otras cosas no dependen de él.
espero su ayuda!
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fuckin_gordito
Nivel 9
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pa, de la ecuacion de los gases
P V = n R T
v, constante porq el recipiente es rigido
t cte, dice el problema q se mantiene a 298K
n lo sacas como la diferencia de moles q hubo al comienzo respecto del final. los calculas con la relacion estequiometrica
20 N2 + 60 H2 ------------------- 40 NH3
dado q tuviste 20 moles iniciales de nitrogeno.
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pankreas
Nivel 9
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no entiendo bien a que queres llegar con tu planteo
donde aparece Q? aparte no habia cantidad inicial de amoníaco en el tacho, yo solo meti nitrógeno e hidrógeno y empezaron a reaccionar hasta el 60%, esa es la trayectoria total. Mi duda es cuál del gran repertorio de ecuaciones termodinámicas me facilita encontrar Q de esa reacción y cómo puede ayudarme la ecuacion de los gases porque es obvio que me dan todos esos datos para que la use (el serpentín y los 20L).
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Jona.
Nivel 9
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Nose si se puede pero capaz planteandolo como Isotermica, y calculando Q con la de ![[tex]Q=-nR(dP/P)[/tex]](images/latex/9066ffa87f1a264ae7b3b56690d29ac21d441c18_0.png "[tex]Q=-nR(dP/P)[/tex]")
La cosa seria encontrar la variacion de presión. Con PV=nRT , no sale ?
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fuckin_gordito
Nivel 9
Edad: 36
Registrado: 21 Jul 2006
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| Cita:
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no entiendo bien a que queres llegar con tu planteo
donde aparece Q? aparte no habia cantidad inicial de amoníaco en el tacho, yo solo meti nitrógeno e hidrógeno y empezaron a reaccionar hasta el 60%, esa es la trayectoria total. Mi duda es cuál del gran repertorio de ecuaciones termodinámicas me facilita encontrar Q de esa reacción y cómo puede ayudarme la ecuacion de los gases porque es obvio que me dan todos esos datos para que la use (el serpentín y los 20L).
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solo te puse como sacar la presion. si la sacas, ya podes calcular todo.
tenes 20 moles de N2, 60 de h2 y, como reacciona un 60% tenes 24 de nh3.
en consecuencia, en el tarro tenes 8 moles de n2, 24 de h2 y 24 de nh3. teniendo n, q es la suma de los 3, sacas P. y desp seguis calculando las demas variables termodinamicas
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pankreas
Nivel 9
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Registrado: 24 Feb 2009
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| Claro pero ademas de ser isotérmico es isocórico porque los 20L no cambian. El problema es que no puedo usar la ecuacion Q= -nRT ln(Pf/Po) porque la presion siempre es la misma, si los moles son siempre los mismos :s o no? o tengo que trabajar con alguna presion parcial?
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fuckin_gordito
Nivel 9
Edad: 36
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Ubicación: P. Chacabuco
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no es la misma, ahi esta el tema. al cambiar la cantidad de moles totales en el recipiente, cambia la presion. arriba tenes la cantidad de moles finales.
inicialmente tenias 80 moles
finalmente tenes 56 moles
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pankreas
Nivel 9
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N2 (g) + 3H2 (g) <---> 2NH3
inicialmente 20 60 - totales: 80
60% 8 24 48 totales: 80
P inicial: (80moles*0,082*298K)/20L = 97,7 atm
P final: idem
wtf??
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fuckin_gordito
Nivel 9
Edad: 36
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Ubicación: P. Chacabuco
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no papa, ahi esta el error. inicialmente tenes 80 moles, pero en el estado final tenes el 60% de los moles de nh3 y un 40% de los moles de h2 y n2, q no reaccionan
tu error esta en plantear q cuando todo reacciona te queda el 60% del n2 y h2.
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pankreas
Nivel 9
Edad: 33
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Carrera: Industrial
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No logro entender del todo lo que me querés decir con 'el 60% de los moles de NH3', si inicialmente de NH3 no habia nada. O si queres decir que finalmente el 60% de los moles 'son' de NH3 entonces el 60% de 80 es 48, y el 40% de 80 es 32 que esteqiométricamente se reparten en 8 y 24 para N2 y H2 respectivamente.
Pero bueno, sin entender del todo planteo con tu interpretacion. moles iniciales 80, moles finales 56.
P inicial: (80moles*0,082*298K)/20L = 97.7 atm
P final: (56moles*0,082*298K)/20L = 68,4 atm
(la reaccion es exotérmica, no es coherente que P final sea menor)
entonces Q= -56moles*8.31J/Kmol*298K*ln(68,4 atm/97.7 atm)= 49442 J= 49,4 kJ.
Respuesta correcta que figura en el cuaderno: -1047kJ
error de cálculo?
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Barrett
Nivel 8
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Registrado: 10 Jul 2005
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Carrera: Química
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Es coherente que la P final sea menor porque por cada 4 moles que tenés de reactivo, generas 3 de producto. Si hay menos moles, a V y T constantes, la presión disminuye proporcionalmente segun la ecuación del gas ideal.
Lo que no me parece correcto es aplicar la fórmula que tiro Jona. Ahí anda dando vuelta n, o sea, considera moles constantes. Cosa que acá no pasa. ¿No podés sacar el calor de reacción por las entalpías de los productos menos la de los reactivos?
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pankreas
Nivel 9
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Registrado: 24 Feb 2009
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Ubicación: The Ballesfield
Carrera: Industrial
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claro, es cierto, en la formula esa de Q no sabia si poner 80 o 56. Me podrías explicar mejor eso de 80 y 56? porque no lo entendi muy bien.
En cuanto a las entalpías
deltaH estándar de formación NH3= -46kj/mol
deltaH estándar de formación N2 y H2 = 0
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Jona.
Nivel 9
Edad: 34
Registrado: 09 Jun 2007
Mensajes: 1505
Ubicación: Lago del Terror / Ciudad Frito
Carrera: Industrial
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Estaba haciendo ejercicios y llegué a este. Básicamente llegué a lo mismo que Pankreas, traté de sacar Q, pero me da igual:
| Pankreas escribió:
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entonces Q= -56moles*8.31J/Kmol*298K*ln(68,4 atm/97.7 atm)= 49442 J= 49,4 kJ.
Respuesta correcta que figura en el cuaderno: -1047kJ
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Vos lo pudiste resolver Pankreas ?? O algún otro sabe como se hace para sacar Q ??
El problema en este ejercicio es que los moles no son constantes durante la reacción.
| Barrett escribió:
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¿No podés sacar el calor de reacción por las entalpías de los productos menos la de los reactivos?
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El problema es que no da el mismo resultado. O al menos a mi no.
Les agradesco la ayuda que me puedan dar.
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Jona.
Nivel 9
Edad: 34
Registrado: 09 Jun 2007
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Carrera: Industrial
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No me van a creer, pero en este rato me salió (despues de pasarme toda la mañana con este ejercicio).
Lo posteo por si en el futuro algun otro tambien se traba con este problema, le puede servir de ayuda. 
Bueno les cuento, resulta que mas que buscar la ![[tex]Q[/tex]](images/latex/c8eb04937fb64e00e48ea872a5cb960a791fcb3a_0.png "[tex]Q[/tex]") , habia que encararlo por el lado de la energia interna ![[tex]\Delta U[/tex]](images/latex/3853b44fe01969ac71740c417144f46e1b2e4d48_0.png "[tex]\Delta U[/tex]") .
Encontré una fórmula que vincula la Entalpia con la Energía Interna, en mi carpeta no estaba y en el apunte de la materia, lo busque pero no lo encontré, tal vez está y yo no lo ví.
![[tex]\Delta H = \Delta U + \Delta n_{gases} R T[/tex]](images/latex/6e5a005159365758bde75c71ad46019a33cfd868_0.png "[tex]\Delta H = \Delta U + \Delta n_{gases} R T[/tex]")
Si ya sacaste la entalpía, los otros datos son conocidos, asi que despejando te queda:
![[tex]\Delta U = \Delta H - \Delta n_{gases} R T[/tex]](images/latex/0d5ec1f7eece31b568374ec34d220cbadc73f825_0.png "[tex]\Delta U = \Delta H - \Delta n_{gases} R T[/tex]")
![[tex]\Delta U = -1106,4 kJ - (-24 moles) 8,31.10^{-3} kJ/mol.K 298K[/tex]](images/latex/f4642da2827fc2e055e0e2dbe8d7d1c36b966551_0.png "[tex]\Delta U = -1106,4 kJ - (-24 moles) 8,31.10^{-3} kJ/mol.K 298K[/tex]")
![[tex]\Delta U = -1047 kJ[/tex]](images/latex/1871fe867614cf4573aa6ccecae2e6251e003620_0.png "[tex]\Delta U = -1047 kJ[/tex]")
Por ser isotérmica ![[tex]\Delta U = Q = -1047 kJ[/tex]](images/latex/096bd79a31c653a6e7be48e4d72163a8352682c3_0.png "[tex]\Delta U = Q = -1047 kJ[/tex]")
Con esto se puede sacar ![[tex]\Delta A = \Delta U - T \Delta S[/tex]](images/latex/da87b43e0216f8b339d0d8202cd5f7513ccbf090_0.png "[tex]\Delta A = \Delta U - T \Delta S[/tex]")
![[tex]\Delta A = -1047kJ - 298K (-2.388 kJ/K) = -355,4 kJ[/tex]](images/latex/52d1fce5254bffe04b3514ab3d4582fb000da936_0.png "[tex]\Delta A = -1047kJ - 298K (-2.388 kJ/K) = -355,4 kJ[/tex]")
Tal vez hay otra forma de hacerlo, yo encontré esta, espero les sirva.
Y eso seria todo, suerte !
PD: Esa fórmula que usé, en el caso que la reacción no involucre gases, la variación de Entalpia y la de Energia Interna serian prácticamente iguales.
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federick88
Nivel 6
Registrado: 06 Feb 2008
Mensajes: 229
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Tengo problemas al calcular ![[tex]\Delta S[/tex]](images/latex/0ece7b6d0a096b24fe1fda09e2e1b66eef8ffe20_0.png "[tex]\Delta S[/tex]") de este
problema, alguien me da una mano ?
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