Calore e passaggi di stato. Esercizi

Ogni sostanza ha una temperatura di fusione e una temperatura di ebollizione che sono grandezze tabulate a una data pressione. Una sostanza solida a cui viene somministrato calore, una volta raggiunta la sua temperatura di fusione, necessita di altro calore per passare dallo stato solido a quello liquido che viene detto calore latente di fusione tipico di ogni sostanza. Discorso analogo viene fatto per il passaggio di stato da liquido a gassoso. La quantità di energia necessaria affinché avvenga un passaggio di stato dipende dalla sostanza, dalla sua massa e dal tipo di passaggio.

Per la fusione:

Q = m ∙ΔHfus (1)

per l’ebollizione

Q = m ∙ΔHeb (2)

dove Q è la quantità di calore assorbita o rilasciata durante il processo, m la massa della sostanza mentre ΔHfus e ΔHeb rappresentano rispettivamente il calore specifico di fusione e di ebollizione. Vengono riportati i calori molari di fusione e di ebollizione di alcune specie più comuni:

 

Sostanza ΔHfus (kJ/mol) ΔHeb (kJ/mol)
Ammoniaca 5.65 23.4
Etanolo 4.60 43.5
Metanolo 3.16 35.5
Ossigeno 0.44 6.82
Acqua 6.01 40.7

 

Esercizi

1)      Calcolare il calore assorbito sa 31.6 g di ghiaccio a 0°C per passare allo stato liquido.

Poiché i valori tabulati sono espressi in kJ/mol convertiamo i grammi in moli:

moli di acqua = 31.6 g/ 18.02 g/mol=1.75

applicando la (1) si ha:

Q = 1.75 mol ∙ 6.01 kJ/mol= 10.5 kJ

2)      Calcolare la massa di metanolo che passa dallo stato di vapore a quello liquido quando vengono rilasciati 20.0 kJ

Poiché ΔHeb del metanolo è di 35.5 kJ/mol il valore di ΔH relativo al processo inverso cioè al processo di condensazione è pari a – 35.5 kJ/mol.

Il calore viene dato dal sistema all’ambiente e pertanto assume valore negativo

Applicando la  (1) si ha:

– 20.0 kJ = – 35.5 kJ/mol ∙ moli

Da cui moli di metanolo = 0.563

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Author: Chimicamo

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