Question

A partir de la siguiente reacción:
C4H10 (g) + 13/2O2(g) →4CO2 (g) + 5H2O(l) ∆H°C = - 687,98Kcal/mol
Se queman 5 moles de C4H10 (g). Con el calor producidose calienta cierta masa de cobre, que se encuentra a 10°C,alcanzando una temperatura de 1400 ºC. Si Ce(Cu) = 0,0902cal/gr°C, calcule la masa del cobre.

Answer 1

Antes de tomar la calculadora, repasemos

Calor de combustión

Cuando una sustancia se quema se libera energía en forma de luz y calor. Energía que puede ser aprovechada, de acuerdo a sus características, bien sea para iluminar un espacio, como sucede cuando encendemos una vela, o para calentar otros cuerpos, como solemos hacer en las cocinas de gas.

La energía liberada cuando una sustancia reacciona exotérmicamente con oxígeno, se denomina Calor de Combustión. Se suele expresar en términos de energía por unidad de masa, generalmente calorías, o joules, por gramo o por mol de combustible; Y es una propiedad de mucha importancia al momento de caracterizar combustibles, como el metano.

Calor específico

También denominado capacidad calorífica, o capacidad térmica, es la energía necesaria que debe aplicarse por unidad de masa a un cuerpo o sustancia, para que este aumente una unidad de temperatura. Se expresa en términos de energía por unidad de masa y unidad de temperatura, generalmente calorías por gramo por grado centígrado.

Calculemos entonces,

• Primero, como en toda reacción, verificamos que se encuentre balanceada

$C_{4} H_{10} +\frac{13}{2} O_{2}$→$4CO_{2} +5H_{2} O$

• Nos indican el calor de combustión, ΔH, y la cantidad de combustible que reacciona, N. Calculamos entonces el calor liberado, Q

$Q=ΔH*N\\Q=687,98 kcal/mol*5mol\\Q=3439,9 kcal=3439900cal$

• Nos indican la capacidad calorífica del cobre, Ce, y las temperaturas inicial y final, Ti y To.

$ΔT=T_{o}-T_{i}=1400-10=1390$

• Con el calor específico calculamos la energía necesaria, Qn, para que una unidad de masa de cobre aumente tales grados de temperatura.

$Qn=Ce_{Cu}*ΔT\\Qn=0,0902 cal/grC*1390C\\Qn=125,378cal/gr$

• Tenemos entonces la energía disponible, Q, y la necesaria por gramo Qn, con esto determinamos cuantos gramos de cobre se calentaron, M

$M=Q/Qn\\M=3439900cal/125,378cal/gr\\M=27436,23gr=27,44Kg$

Con la combustión de 5moles de C4H10 se libera el calor necesario para calentar 27,44kg de cobre, elevando su temperatura de 10°C hasta 1400°C

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