Ejercicio - Calorimetría y entalpía (II)

Ejercicio de Termodinámica

\( \textbf{Ejercicio.} \) Entre las siguientes afirmaciones hay algunas falsas. Detecta cuáles son y corrígelas para que sean correctas:

a) Que la entalpía sea una función de estado significa que depende del estado inicial, del estado final y del recorrido seguido.

b) La variación de entalpía de una reacción siempre coincide con la variación de calor cuando la reacción se produce a presión constante.

c) El incremento de la energía interna de un sistema se determina calculando la diferencia entre el calor que absorbe y el trabajo que realiza el sistema.

d) En todo proceso en el que se ha mantenido constante la presión, la suma de la variación de energía interna del sistema y el trabajo de expansión realizado es igual a la variación de la entalpía.

Solución de los Apartados

a) Que la entalpía sea una función de estado significa que depende del estado inicial, del estado final y del recorrido seguido.

Solución: \( \textbf{Falsa.} \) Una función de estado se caracteriza precisamente porque \( \textbf{no} \) depende del recorrido seguido, sino únicamente del estado inicial y del estado final. \( \textbf{Corrección:} \quad \) Que la entalpía sea una función de estado significa que depende únicamente del estado inicial y del estado final, pero no del camino seguido.

b) La variación de entalpía de una reacción siempre coincide con la variación de calor cuando la reacción se produce a presión constante.

Solución: \( \textbf{Verdadera.} \) Por definición, cuando un proceso tiene lugar a presión constante y sin realizar trabajo no volumétrico, el calor intercambiado es igual a la variación de entalpía: \[ q_p = \Delta H \]

c) El incremento de la energía interna de un sistema se determina calculando la diferencia entre el calor que absorbe y el trabajo que realiza el sistema.

Solución: \( \textbf{Falsa.} \) La afirmación es ambigua, ya que no aclara si el trabajo lo realiza el sistema o se realiza sobre él. Según la primera ley de la termodinámica: \[ \Delta U = q + w \] Donde \( q \) es el calor intercambiado y \( w \) es el trabajo realizado sobre el sistema. Si el trabajo lo realiza el sistema, este se resta: \[ \Delta U = q - w_{\text{realizado por el sistema}} \] \( \textbf{Corrección:} \quad \) El incremento de la energía interna de un sistema se determina sumando el calor intercambiado con el entorno y el trabajo realizado sobre el sistema.

d) En todo proceso en el que se ha mantenido constante la presión, la suma de la variación de energía interna del sistema y el trabajo de expansión realizado es igual a la variación de la entalpía.

Solución: \( \textbf{Verdadera.} \) Esta afirmación es correcta, ya que se basa en la expresión de la entalpía a presión constante: \[ \Delta H = \Delta U + p \Delta V \] Donde \( p \Delta V \) representa el trabajo de expansión realizado por el sistema.