UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERIAS

INGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZ

LA ENTALPA EJERCICIOS DE APLICACIN

REALIZADO POR: CRISTIAN SNCHEZ

CUENCA - ECUADOR

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1. OBJETIVOS:

a) OBJETIVO GENERAL:

Determinar la funcin de la entalpia como propiedad termodinmica.

b) OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Conocer el comportamiento de la entalpia.

Establecer una relacin entre la entalpia y la termodinmica.

Resolver una serie de problemas aplicados con la entalpia.

2. MARCO TEORICO.

La Entalpa es la cantidad de energa de un sistema termodinmico que ste puede

intercambiar con su entorno. Viene del griego que significa enthlpo o

agregar calor, en si la entalpia es una magnitud termodinmica, la cual viene

simbolizada con la letra H mayscula. La entalpia expresa una medida de cantidad

de energa absorbida o cedida por un sistema termodinmico, es decir la capacidad

que tiene de intercambiar la energa de un sistema con su entorno.

Durante la historia la que hoy conocemos como entalpia, ha pasado por diferentes

trminos para poder ser denotada, en un principio se pens que esta palabra fue

creada por mile Clapeyron y Rudolf Clausius a travs de la publicacin de la relacin

de Clausius-Clapeyron en The Mollier Steam Tables and Diagrams de 1827, pero el

primero que defini y utiliz el trmino entalpa fue el holands Heike Kamerlingh

Onnes, a principios del siglo XX.

En pocas palabras, la entalpia viene a ser una funcin de estado de la termodinmica,

en la cual se puede expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una

transformacin isobrica, es decir, a presin constante en un sistema termodinmico.

Se debe tomar en cuenta que todo objeto que se conozca y se disponga hasta la

actualidad est en un proceso termodinmico de manera directa o indirectamente, ya

que la temperatura vara las propiedades de todo material, en este caso entonces la

entalpia es numricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al

sistema que se use.

Principio de mnima entalpa:

El segundo principio de la termodinmica establece que todo estado que se encuentre

en equilibrio es un estado de entropa mxima, la entropa es otro estado

termodinmico que no se abordara en este tema, dicho esto, permite convertirse a

este principio en el principio de mnima energa en la representacin energtica del

sistema, es decir se transforma en una representacin entlpica invariable, el sistema

alcanzara un estado de equilibrio cuando se de una presin y los parmetros

termodinmicos varen de tal forma que la entalpia del sistema sea la mnima posible.

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Clasificacin de la entalpia:

a) Entalpa de formacin.

Es, por definicin, la variacin de entalpa que acompaa a la formacin de un mol

de compuesto a partir de los elementos que la componen a una presin y

temperatura determinadas. Un claro ejemplo que se puede aplicar para este tipo

de entalpia es la formacin del agua. Claramente podemos definir a la entalpia de

formacin como la energa necesaria para formar un mol de un compuesto, a partir

de sus elementos, es medida a 1 atm de presin y a una temperatura de 298 oK

equivalente a 25 oC.

Esta entalpia es negativa cuando se trata de una reaccin exotrmica, es decir que

desprende calor, y es positiva cuando es endotrmica, cuando recibe calor y se

presenta nula en los compuestos que se pueden encontrar en la naturaleza. El valor de la entalpa de formacin estndar de un compuesto indica la estabilidad

del mismo, ya que a mayor calor desprendido en su formacin (DHf < 0) mayor ser

su estabilidad, ya que se necesitar ms calor para su descomposicin. (1-1)

b) Entalpa de combustin.

Es la variacin de entalpa que se produce en la combustin de un mol de una

sustancia. Por definicin, las reacciones de combustin son siempre exotrmicas y

por lo tanto las entalpias de combustin siempre son negativas, si bien los valores

para las combustiones individuales pueden variar.

Comnmente se denota como Hcom Hc. Cuando la entalpa necesaria no es una

combustin, se puede denotar como Htotal. Las entalpias de combustin se miden

tpicamente utilizando una bomba de calorimetra, y tienen unidades de energa

(por lo general kJ); estrictamente hablando, el cambio de entalpa por mol de

sustancia quemada es la entalpa estndar molar de combustin. (1-2)

c) Entalpa de disolucin.

Es el calor desprendido o absorbido en la disolucin de un mol de cualquier

sustancia (slida, lquida o gaseosa) en agua. Se le puede considerar tambin como

el cambio de entalpa asociado a la disolucin de una sustancia en un solvente a

presin constante. (1-3)

Importancia y unidades de medida de la entalpia.

La entalpia termina siendo una parte esencial de la termodinmica, debido a que con

ella podemos calcular la variacin y el intercambio de energa que existen en los

diversos sistemas que nos rodean.

Dentro del Sistema Internacional de Unidades, la entalpa se mide habitualmente

en KJ/KG, que en principio, se introdujo como unidad de trabajo.

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3. RESOLUCION DE PROBLEMAS:

Para la resolucin de estos problemas se proceder a resolver mediante el software

EES (Engineering Equation Solver) y de la manera normal a travs de las tablas.

a) 3.55 Regrese al problema 3-54. Use el programa EES (u otro) para investigar

el efecto de la presin sobre la masa total de agua en el tanque. Deje variar la

presin de 0.1 MPa hasta 1 MPa. Grafique la masa total de agua en funcin

de la presin, y describa los resultados. Tambin, muestre el proceso del

problema 3-54 en un diagrama P-v usando la funcin de graficar propiedades,

en el EES.

3-54 Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene 0.1 m3 de agua lquida y 0.9

m3 de vapor de agua, en equilibrio a 800 kPa. Se transmite calor a presin

constante, hasta que la temperatura llega a 350C.

Ingreso de datos

Solucin:

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Diagramas:

m-P

P-v

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b) 3-60 Regrese al problema 3-59. Use el programa EES (u otro) para determinar

las propiedades indicadas, del lquido comprimido, y comprelas con las que

se obtienen usando la aproximacin de lquido saturado.

3-59 Determine el volumen especfico, la energa interna y la entalpa del agua

comprimida a 100C y 15 MPa, usando la aproximacin de lquido saturado.

Compare los valores con los que obtenga de las tablas de lquido comprimido.

Ingreso de datos:

Solucin:

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c) 3-128 Regrese al problema 3-127. Use el programa EES (u otro) para investigar

el efecto de la temperatura de los alrededores sobre la presin de equilibrio

final en los tanques. Suponga que la temperatura de los alrededores vara de

10 a 30C. Trace la grfica de la presin final en

los tanques en funcin de la temperatura de los alrededores, y describa los

resultados.

3-127 Un tanque rgido contiene

hidrgeno a 20C y 600 kPa; se conecta

con una vlvula a otro tanque rgido de

0.5 m3 que contiene hidrgeno a 30C y

150 kPa. Se abre la llave y se deja que el

sistema llegue al equilibrio trmico con

sus alrededores, que estn a 15C.

Determine la presin final en el tanque.

Datos:

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Solucion:

Diagrama Tfin - Pfin

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4. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES:

Para poder comprender bien el software EES, es necesario recurrir a las guas

que se encuentran en el disco que viene en el libro.

Es necesario tener sentido comn y de visin para poder interpretar en el

programa, para poder colocar las variables correctas.

Es necesario que se conozca de programacin, ya que para el EES se aplica un

poco de variables que es necesario saber de programacin para resolver

problemas de este tipo.

5. CONCLUSIONES:

Se logr determinar que la entalpia es una propiedad termodinmica que se

encarga del clculo del intercambio de energa que existe en un sistema, sin

importar cul sea este.

La entalpia se relaciona directamente con la termodinmica ya que esta es una

de sus propiedades, de tal forma que sin entalpia no se podra comprender a

la termodinmica.

Se pudo resolver los problemas planteados a travs del uso del programa EES,

el mismo que facilito resolver las grficas y las ecuaciones.

6. BIBLIOGRAFIA:

CENGEL Y. y BOLES M. Termodinmica, sexta Edicin, McGraw-Hill, Mxico, 2010.

http://www.100ciaquimica.net/temas/tema5/punto5c.htm

http://www.100ciaquimica.net/temas/tema5/punto5b.htm

http://www.100ciaquimica.net/temas/tema5/punto5a.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Variaci%C3%B3n_de_la_entalp%C3%ADa_est%C3%A1n

dar_de_combusti%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_disoluci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa

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7. ANEXOS

Tabla 1-1

Ejemplos de entalpias de formacin en condiciones estndar

Tabla 1-2

Ejemplos de entalpia de combustion

Tabla 1-3

Ejemplos de entalpia de disolucin.

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