COMIDAS Y BEBIDAS AUTOCALENTABLES Y AUTOENFRIABLES

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Moles CaO = 60,00 g / 56,08 g/mol = 1,07 mol (reactivo limitante).

Moles H2O = 23,00 g / 18,02 g/mol = 1,28 mol (reactivo en exceso).

Hay un exceso de 0,21 mol de agua, que suponen 3,78 g y se podrán formar (si la reacción se produce con un rendimiento del cien por cien): 1,07 · 74,10 g/mol = 79,29 g Ca(OH)2

En la tabla se muestran valores de entalpía estándar de formación de las sustancias solicitadas.

Variación de entalpía estándar de formación, ΔHfº, a 298 K y 1,00 atm, en kJ/mol

Sustancia ΔHfº

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CaO (s) -635,09

H2O (l) -285,83

Ca(OH)2 (s) -985,14

Considerando estos valores, la variación de entalpía estándar de reacción es la siguiente:

[pic 5]

ΔHºr= -985,14 + 635,09 + 285,83 = -64,22 kJ/mol

Como se pueden formar 1,07 mol Ca(OH)2, el calor que se desprendería al producirse la reacción es el siguiente: 1,07 mol · 64,22 kJ/mol = 68,72 kJ

La temperatura inicial de la bebida fue de 22 ºC. La temperatura que alcanzaría se calcula a partir de la variación de temperatura, ΔT, que a su vez puede determinarse si se supone que el calor producido por la reacción se emplea en calentar la bebida y el conjunto de los materiales del recipiente, según la expresión:

Q = m · c · ΔT

Q = 68,72·103 J / 4,184 J/cal = 16424,5 cal = [( 0,21 mol ·18,02 g/mol + 206,20 g ) · 1,00 cal/g·ºC + ( 79,29 g · 0,28 cal/g·ºC ) + ( 100,56 g · 0,12 cal/g·ºC )] · ΔT

De donde ΔT = 67,2 ºC. Así, la temperatura final que se tendría que alcanzar sería del orden de 22 + 67,2 = 89,2 ºC.

Se consideran tres temperaturas finales: la obtenida experimentalmente (medida en el aula: 22 ºC), la aportada por el fabricante en el etiquetado (indica que se eleva unos 40 ºC) y la calculada en el apartado anterior: 89,2 ºC.

Algunas aproximaciones realizadas en el cálculo son:

– El sistema no está perfectamente aislado térmicamente del ambiente.

– Se considera que la reacción transcurre con un rendimiento del cien por cien.

– El cálculo de ∆Hºr se ha realizado a 25 ºC (temperatura para la que se tienen los ∆Hfº tabulados); el proceso empieza a 22 ºC y termina a unos 62 ºC.

– Se ha asumido el valor de calor específico de la bebida igual al del agua.

– No se han considerado los calores específicos de todas las sustancias implicadas (plástico y aluminio, por ejemplo, que se han considerado iguales al de la hojalata).

– Se midió una temperatura en una zona de la bebida y es previsible que en todo el sistema haya un gradiente de temperaturas.