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Calor necesario para calentar etanol hasta 150 grados centígrados (6211)

Domingo 26 de enero de 2020, por F_y_Q

Calcula la cantidad de calor necesaria, expresada en kJ, para convertir 0.333 mol de etanol líquido a $24\ ^oC$ a etanol gaseoso a $150 \ ^oC$ .

Datos: $T_{eb} = 78.6\ ^oC$ ; $c_e = 2.45\ \textstyle{J\over g\cdot ^oC}$ ; $l_{vap} = 840\ \textstyle{J\over g}$ ; $M = 46\ \textstyle{g\over mol}$

En el calentamiento que te proponen se produce un cambio de estado, con lo que debes dividir el problema en tres pasos. Los vas nombrando y resolviendo, siendo el calor necesario la suma de los tres calores que obtienes:

1. Calor de calentamiento del etanol hasta la temperatura de ebullición:

$Q_1 = m\cdot c_e\cdot (T_{eb} - T_i)$

$Q_1 = 0.333\ \cancel{mol}\cdot \frac{46\ \cancel{g}}{1\ \cancel{mol}}\cdot 2.45\ \frac{\cancel{J}}{\cancel{g}\cdot \cancel{^oC}}\cdot (78.6 - 24)\ \cancel{^oC}\cdot \frac{1\ kJ}{10^3\ \cancel{J}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 2.05\ kJ}$

2. Cambio de fase:

$Q_2 = m\cdot l_{vap}$

$Q_2 = 0.333\ \cancel{mol}\cdot \frac{46\ \cancel{g}}{1\ \cancel{mol}}\cdot 840\ \frac{\cancel{J}}{\cancel{g}}\cdot \frac{1\ kJ}{10^3\ \cancel{J}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 12.87\ kJ}$

3. Calor de calentamiento del etanol gaseoso hasta la temperatura final:

$Q_3 = m\cdot c_e\cdot (T_f - T_{eb})$

$Q_3 = 0.333\ \cancel{mol}\cdot \frac{46\ \cancel{g}}{1\ \cancel{mol}}\cdot 2.45\ \frac{\cancel{J}}{\cancel{g}\cdot \cancel{^oC}}\cdot (150 - 78.6)\ \cancel{^oC}\cdot \frac{1\ kJ}{10^3\ \cancel{J}} = \color[RGB]{0,112,192}{\bf 2.68\ kJ}$

Ya solo tienes que sumar los tres calores calculados:

$Q_T = (2.05 + 12.87 + 2.68)\ kJ = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf 17.6\ kJ}}$

Calor necesario para calentar etanol hasta 150 grados centígrados (6211)

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