3.- a) Determine la energía en forma de calor que se desprende en

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3.- a) Determine la energía en forma de calor que se desprende en la combustión de un
litro de butano a 25ºC y 1 atm. de presión.
b) Si el calor desprendido se aprovecha para calentar agua, determine la variación de
temperatura de un litro de agua, inicialmente a 25ºC, si el rendimiento del proceso de
intercambio de calor es del 80%.
Datos: HofH2O (l) = -285,5 KJ·mol-1 ; CO2(g) = -393,5 KJ mol -1 ;
butano (g) = -124,2KJ mol -1 ; R= 8,314 J·K-1·mol -1 ; 1 atm = 101.325 Pa
cp (H2O(l)) = 4,18 J·g-1·K-1
Solución:
a) La reacción de combustión del metano, debidamente ajustada, es:
C4H10 (g) + 13/2 O2 (g) à 4CO2 (g) + 5H2O (l)
Suponiendo un comportamiento de gas ideal para el butano:
P·V = n·R·T
1 · 1 = n · 0,082 · 298
n = 0,041 moles de C4H10
Según la ley de Hess: ∆Ho r = Σ∆Hof (productos) - Σ∆Hof (reactivos)
∆Ho r= 4 ·∆Hof (CO2) + 5·∆Hof (H2O) - ∆Hof (C4H10) - 13/2· ∆Hof(O2)
∆Ho r = 4 (-393,5) + 5 (-285,5) – ( -124,2) – ( 0) = -1574 – 1427,5 + 124,2 = -2877,3 KJ/mol
Se desprenden en total : ∆Ho total = 2877,3 · 0,041 = 118,0 KJ
b) Teniendo en cuenta el primer principio de la Termodinámica: el calor desprendido por la
reacción de combustión se transforma en el calor absorbido por una cierta cantidad de agua, que
aumentará así su temperatura (se supone que hay 80% de pérdidas de calor).
V H2O = 1 L , y por ello, m H2O = 1Kg ya que se supone que la densidad del agua es 1g /cc.
Q = m · cp · ∆T
118 · 0,8 = 1000 · 4,18·10-3 · ∆T
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∆T = 22,5 K = 22,5 ºC
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Así que si inicialmente el agua estaba a 25ºC, después de haber utilizado el calor desprendido en la
combustión del butano en calentar este agua, se llegará hasta 25 + 22,5 = 47,5 ºC.
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