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• Carlos Manuel Fernandez

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PRACTICA LABORATORIO QUIMICA INDUSTRIAL DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DE UN CALORIMETRO

CARLOS MANUEL FERNANDEZ 1192857 ALIXON CALDERON 1192910 DIN EROS LEAL 1192824 CRISTIAN SERRANO 1192830 JESUS DELGADO 1192912

CARLOS EUGENIO TORRES 1191204

QUIMICA INDUSTRIAL

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA INDUSTRIAL SAN JOSE DE CUCUTA

2020-2

INTRODUCCION

Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una transferencia de energía en forma de calor desde el más caliente al más frío. Dicho tránsito de energía se mantiene hasta que se igualan las temperaturas, cuando se dice que ha alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad de calor Q que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el frío, responde a la expresión T e Q = mC ∆ donde m es la masa del líquido, Ce su calor específico y ∆T la variación de temperatura que experimentan

RESUMEN Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura. Previo a toda experiencia es necesario calibrarlo, esto es, determinar su capacidad calorífica. Para realizar el calibrado, se mezclan cierta cantidad de agua fría con agua caliente y se mide la temperatura de equilibrio. Durante este proceso una parte de la energía cedida por el agua caliente es absorbida por el vaso Dewar del calorímetro que eleva su temperatura desde T2 a Te ABSTRACT Heat transfers are measured in a calorimeter through variations of temperature. Prior to any experience, it is necessary to calibrate it, that is, determine its heat capacity.To carry out the calibration, a certain amount of cold water is mixed with hot water andmeasures the equilibrium temperature. During this process a part of the energy transferredby the hot water it is absorbed by the Dewar vessel of the calorimeter which raises itstemperature from T2 to Te PALABRAS CLAVE    

Calor Temperatura Proceso Transferencia

KEYWORDS    

Transfer Temperature Process Heat

MARCO TEORICO ¿QUÉ ES UN CALORÍMETRO? El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. En un caso ideal de transferencia de calor se puede hacer una simplificación: que únicamente se consideren como sustancias intervinientes a las sustancias calientes y frías entre las que se produce la transferencia de calor y no los recipientes, que se considerarían recipientes adiabáticos ideales, cuyas paredes con el exterior serían perfectos aislantes térmicos (calorímetro); el caso real más parecido sería un termo o un saco de dormir con relleno de plumas. 

El proceso de medición de este calor se llama calorimetría. Un calorímetro básico consiste en un recipiente de metal de agua por encima de una cámara de combustión, en el que se utiliza un termómetro para medir el cambio en la temperatura del agua. Sin embargo, hay muchos tipos de calorímetros más complejas. El principio básico es que el calor liberado por la cámara de combustión aumenta la temperatura del agua de una manera medible. El cambio de temperatura se puede usar entonces para calcular el cambio de entalpía por mol de sustancia A cuando se hacen reaccionar las sustancias A y B. La ecuación usada es la siguiente: q = C v (T f - T i ) Dónde:  q es la cantidad de calor en julios  Cv es la capacidad de calor del calorímetro en julios por Kelvin (J / K)  T f y T i son las temperaturas inicial y final

CAPACIDAD CALORÍFICA La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende no solo de la sustancia sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la del agua de un vaso. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión. 

Medida de la capacidad calorífica

Para medir la capacidad calorífica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorífica viene dada por:

Donde:

  

C es la capacidad calorífica, que en general será función de las variables de estado. Q es el calor absorbido por el sistema. ∆T la variación de temperatura

Se mide en unidades del SI julios por kelvin (J/K) (o también en cal/°C). La capacidad calorífica (C) de un sistema físico depende de la cantidad de sustancia o masa de dicho sistema. Para un sistema formado por una sola sustancia homogénea se define además el calor específico o capacidad calorífica específica (c) a partir de la relación:

Donde: 

C es la capacidad calorífica del cuerpo o sistema

 

c es el calor específico o capacidad calorífica específica m la masa de sustancia considerada

De las anteriores relaciones es fácil inferir que al aumentar la masa de una sustancia, se aumenta su capacidad calorífica ya que aumenta la inercia térmica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura. Un ejemplo de esto se puede apreciar en las ciudades costeras donde el mar actúa como un gran termostato regulando las variaciones de temperatura.

OBJETIVOS Objetivos generales  Determinar la capacidad calorífica (constante calorimétrica) de un calorímetro

Objetivos específicos  Comprender el funcionamiento de un calorímetro a presión constante  Conocer la importancia que tiene la determinación de la constante calorimétrica en el cálculo de una reacción

MATERIALES Y METODOS MATERIALES Vaso de poliestireno Termómetro Plancha de calentamiento Vaso de precipitado 200ml Probeta

REACTIVOS Agua

PROCEDIMIENTO

INICIO

Medir con una probeta 100ml de agua a temperatura ambiente y verterlos en un vaso de precipitado. Anotar dicha temperatura, T1 y añadir el agua al calorímetro

Calentar en un vaso de precipitado 100ml de agua hasta una temperatura T2, aproximadamente 30·c por encima de la anterior temperatura, apuntar la temperatura y añadir agua al calorímetro.

Agitar suavemente el calorímetro con movimientos circulares, apuntar los valores de temperatura a intervalos de un minuto durante 5 minutos

FIN

RESULTADOS

CUESTIONARIO

1. ¿Cómo mejorarías la exactitud de este experimento? En las prácticas de laboratorio siempre hay un margen de error, errores casuales o aleatorios y no existe una causa determinada para este tipo de errores. Este tipo de errores se someten a estudios estadísticos para poder estimar numerológicamente el error que se comete en un experimento determinado. Los errores sistemáticos son aquellos que se repiten en el transcurso de un experimento.

2. ¿De qué factores depende la constante calorimétrica?     

En todas las sustancias, el primero siempre es menor o igual que el segundo. El calor específico del agua a 15 °C es de 4.185,5 julios por kilogramo y grado Celsius. En el caso del agua y de otras sustancias prácticamente incompresibles, no es necesario distinguir entre los calores específicos a volumen constante y presión constante ya que son aproximadamente iguales. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante. La cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado la temperatura de una unidad de masa de una sustancia se conoce como calor específico. La Calorimetría, es la ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor.

3. ¿Cómo interpreta usted el valor obtenido de la constante calorimétrica? El calor de una reacción se mide en un calorímetro, recipiente adiabático en donde se determina el calor absorbido o desprendido durante la reacción. Hay dos clases de calorímetros, cada uno de ellos emplea un proceso diferente y han sido diseñados para situaciones diferentes también. Calorímetro a presión constante: mide el calor a presión constante, por lo tanto, determina directamente la variación de la Entalpía:

qp = ∆H Calorímetro a volumen constante, llamado también bomba calorimétrica: mide el calor a volumen constante, por lo tanto, determina directamente la variación de la energía interna:

∆E = QV

4. ¿Para qué tipo de reacciones son usados los calorímetros a presión constante? Los calorímetros a presión constante son dispositivos aún más sencillos que los dispositivos a volumen constante. En la Ilustración 2, se muestra la simplicidad de éste tipo de calorímetros. Mientras el calorímetro a volumen constante es utilizado para medir los cambios de calor en reacciones de combustión, el calorímetro a presión constante mide estos cambios para una mayor cantidad de reacciones como: reacciones de neutralización y calores de dilución y disolución.

¿Cómo funciona? En el vaso interno se mezclan cuidadosamente volúmenes conocidos de las dos disoluciones a reaccionar, se coloca un vaso exterior que aislará la mezcla reaccionante de los alrededores y los cambios te temperatura se miden con el termómetro. 5. ¿Por qué en este tipo de calorímetros la presión es constante? El calorímetro a volumen constante es utilizado para medir los cambios de calor en reacciones de combustión, el calorímetro a presión constante mide estos cambios para una mayor cantidad de reacciones como: reacciones de neutralización y calores de dilución y disolución. Se utiliza para medir el calor de reacción cuando los reactantes y productos no se encuentran en estado gaseoso. Estos dispositivos permiten medir el calor de reacción de una gran cantidad de reacciones, entre ellas:   

Neutralizaciones ácido-base Calor de disolución Calor de dilución

CONCLUSIONES  Para una medida más precisa de la entalpía de neutralización es necesario conocer con precisión las concentraciones de ácido y de base. Ello requiere realizar una valoración con disolución normalizada.  Después de cierto tiempo dos cuerpos con diferentes temperaturas puestos en contacto van a alcanzar una misma temperatura. El calor cedido por un sistema en partículas es absorbido por el sistema que lo rodea.

 El calorímetro a presión constante se utiliza para medir los cambios de calor que ocurren en los procesos físicos y químicos. En este dispositivo pueden hallarse el cambio de calor de muchas reacciones químicas que absorban o liberen calor.

BIBLIOGRAFIA 1. https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calorimetr%C3%ADa&oldid =131038328Ç 2. https://www.quimica.es/enciclopedia/Calorimetr%C3%ADa.html#:~:text =En%20conclusi%C3%B3n%20la%20calorimetr%C3%ADa%20es,produ ctos%20farmac%C3%A9uticos%2C%20alimentos%2C%20etc. 3. http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/calorimetro/calorime tro.html