Ley de Hess: conceptos básicos y ejercicios
Introducción
La Ley de Hess es una de las leyes fundamentales de la Química, la cual establece que el cambio neto en la energía interna de un sistema cerrado aislado es igual al calor cedido del sistema al entorno menos el trabajo realizado por el sistema. Esta ley, descubrir por Gabriel Fredrick Hess en 1848, es una de las bases de la Termodinámica.
Principio de la Ley de Hess
El principio de la Ley de Hess enuncia lo siguiente: El cambio neto en la energía interna de un sistema cerrado aislado es igual a la calor suministrado al sistema desde el entorno menos el trabajo realizado por el sistema. Esta ley establece que el calor del sistema neto suministrado es igual al cambio en el calor interno del sistema.
Calor
El calor es una transferencia energética entre dos sistemas termodinámicos. El calor es un intercambio de energía térmica entre sistemas a diferentes temperaturas. En una reacción química, el calor cedido al medio ambiente es igual a la energía interna del sistema.
Ejercicios sobre la Ley de Hess
Ejercicio 1:
Calcular el cambio en la energía interna de un sistema que recibe 1000J de calor y realiza 500 J de trabajo.
Solución:
El cambio en la energía interna será de 500J, ya que el calor suministrado al sistema es igual al trabajo realizado por el sistema (1000 J – 500 J = 500 J).
Ejercicio 2:
Calcular el cambio en la energia interna de un sistema que recibe -2000J de calor y realice -500 J de trabajo.
Solución:
El cambio en la energía interna será de -2500J, ya que el calor suministrado al sistema es igual al trabajo realizado por el sistema (-2000 J + 500 J = -2500 J).
Ley de Hess: Conceptos Básicos y Ejercicios
La Ley de Hess es una ley de la termodinámica que nos dice que la cantidad total de calor que sale de una reacción química es igual a la cantidad total de calor que entra en la reacción, independientemente de cualquier cambio de energía. Esto significa que cualquier cambio de energía involucrado en un proceso químico, se conserva y no se pierde. Esta ley se puede expresar mediante la siguiente ecuación:
Calor total = Calor entrante + Calor saliente
En un sistema cerrado, el calor puede fluir dentro y fuera del sistema sin un cambio en la composición de dicho sistema. Si el calor entrante es mayor que el calor saliente, entonces el sistema absorbe calor, lo que resulta en un cambio de energía interna. Si el calor saliente es mayor que el calor entrante, el sistema perderá calor, lo que resultará en una disminución de la energía interna.
La Ley de Hess es una ley importante para la comprensión de los procesos químicos, ya que nos ayuda a entender cómo funcionan los sistemas y cómo pueden cambiar. También nos ayuda a entender cómo se relacionan la entalpía, la energía libre y el calor.
Ejemplos de Ley de Hess
Aquí hay algunos ejemplos de la Ley de Hess que se pueden encontrar en procesos químicos:
- Combustión del Metano: Cuando el metano se quema, el calor entrante es el calor liberado por la combustión del metano, mientras que el calor saliente es el calor absorbido por el entorno. El calor total liberado será igual a la cantidad de calor entrante menos la cantidad de calor saliente.
- Descomposición Térmica: Cuando un compuesto se descompone térmicamente, el calor entrante proviene del entorno, mientras que el calor saliente proviene de la energía interna del compuesto. El calor total liberado será igual a la cantidad de calor entrante menos la cantidad de calor saliente.
- Reacción de Neutralización: Cuando dos ácidos reaccionan para formar una sal y una base, el calor entrante proviene de la energía liberada por la reacción química, mientras que el calor saliente proviene del entorno. El calor total liberado será igual a la cantidad de calor entrante menos la cantidad de calor saliente.
Ejercicios de Ley de Hess
Aquí hay algunos ejercicios de la Ley de Hess para que practiques:
- Calcular el Calor Total Liberado: Una reacción química libera 500 J de calor al entorno. Si la misma reacción absorbiera 300 J de calor del entorno, ¿cuál sería el calor total liberado?
Respuesta: 200 J
- Calcular el Calor Entrante: Una reacción química libera 500 J de calor al entorno. Si el calor total liberado fue de 200 J, ¿cuál fue el calor entrante a la reacción?
Respuesta: 300 J
Estos son sólo algunos ejemplos y ejercicios de la Ley de Hess. La comprensión profunda de la ley requiere estudiar y practicar la ley de Hess a fondo.