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Poder calorífico superior y poder calorífico inferior

2014-05-31

Hicimos referencia al poder calorífico inferior en un artículo reciente. El poder calorífico superior y el poder calorífico inferior son unas medida importantes de la energía que podemos aprovechar al quemar un combustible.

El proceso de quemado de un combustible típico

Casi todos los combustibles útiles industrialmente son sustancias orgánicas con una gran proporción de átomos de carbono e hidrógeno. En contacto con oxígeno y en unas condiciones adecuadas, se produce una reacción exotérmica cuyos productos incluyen dióxido de carbono y agua. Los productos de la combustión están calientes y esta energía térmica se aprovecha para mover motores o calentar otras sustancias, lo que hace que los productos vayan enfriándose.

La peculiaridad del agua como producto de la combustión

La quema del combustible produce varias sustancias gaseosas. No todas estas sustancias se mantienen en estado gaseoso en el entorno de las condiciones normales (en las que un ser humano puede estar más o menos cómodo): el agua, que suele ser junto con el dióxido de carbono uno de los principales productos de la combustión, puede permanecer tranquilamente en estado líquido.

El calor de vaporización del agua

Aquí juega un papel fundamental la entalpía de vaporización del agua. A una determinada temperatura, una cierta cantidad de agua almacena más energía interna cuando se encuentra en estado gaseoso que cuando se encuentra en estado líquido. Esta cantidad adicional de energía interna es la entalpía de vaporización y su valor significativo es lo que hace útil la sudoración como mecanismo para reducir la temperatura corporal: consume mucha más energía evaporar una cierta cantidad de agua en el punto de ebullición que calentarla hasta tal punto desde la temperatura ambiente.

Cómo medir el calor de combustión o poder calorífico

Digamos que tenemos una mezcla de aire y combustible en el interior de una bomba calorimétrica a temperatura ambiente. Le prendemos fuego a esta mezcla. Los productos de la quema se encuentran a alta temperatura gracias al calor liberado en la combustión. Si dejamos que se enfríen hasta la temperatura ambiente, la energía transferida en este enfriamiento es la energía liberada durante la combustión: el poder calorífico superior.

En muchos productos industriales, no se extrae el calor hasta el punto de llegar a la condensación del agua, sino que el agua se conserva en estado de vapor. Su entalpía de vaporización, por lo tanto, no es aprovechable. Tampoco es aprovechable cierta cantidad de energía interna correspondiente a bajar la temperatura del punto de ebullición a la temperatura ambiente, pero esta energía no es tan grande como la del calor de vaporización. Cuando no es posible aprovechar el calor de los productos de la combustión hasta el punto de volver a licuar el agua, como la pérdida más importante es la de la entalpía de vaporización del agua, se maneja una medida de la energía aprovechable de una combustión: el poder calorífico inferior, que es igual a la diferencia del poder calorífico superior del combustible y la entalpía de vaporización del agua producto de la combustión.

Categorías: Química

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