calorimetria (1)

Calorimetría FIIS

Profesor: Hidalgo José

INTEGRANTE:  Hernández Salas , Brigitte

1 Laboratorio de Química I

Calorimetría FIIS

1) OBJETIVOS:

 Determinar las propiedades de absorción de energía de los sólidos.  Verificar como actúan la temperatura con los reactivos sólidos y con los

líquidos.

 También demostrar cuanto equivale el calor específico y también el

peso atómico de una muestra de un elemento metálico.


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2) FUNDAMENTO TEORICO:

Se refiere al Intercambio de energía. Reacciones endotérmica y exotérmica. Termoquímica. Variables. Equilibrio termodinámico. Principio de conservación. Calor. Criterio de signos. Entalpía estándar de reacción. Entropía. Reacciones química. Ley de Hess

Proceso termodinámico. -Un proceso termodinámico es una transformación en la que un sistema intercambia energía con su entorno, pasando desde un estado inicial de equilibrio a otro estado final de equilibrio (alguna de las variables de estado varía con el tiempo). Es decir, la Termodinámica sólo estudia estados de equilibrio de los sistemas.

Calor. Ecuación. Unidades-equivalencias. Un sistema intercambia energía con el exterior en forma de calor cuando existe una diferencia de temperatura. Ecuación del calor ganado / cedido por un sistema: Q = c. m. t Q: calor ganado / cedido; c: calor específico del material del sistema; m: masa del sistema t: cambio de temperatura del sistema). Unidades: caloría (cal), kilocaloría (Kcal), julio (J), kilojulio (kJ). Equivalente mecánico del calor: 1 cal = 4,18 J Equivalente térmico del trabajo: 1 J = 0,24 cal.


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Criterio de signos para el calor y el trabajo (IUPAC) -El sistema absorbe energía en forma de calor del exterior Q > 0, Q = + Q > 0 Q < 0

-El exterior realiza un trabajo sobre el sistema (compresión) W > 0, W = + -El sistema realiza un trabajo sobre el exterior (expansión) W < 0, W = " W > 0 W < 0 -En el criterio termodinámico de signos, Física, el trabajo de compresión es " y el de expansión Condiciones estándar. -Los cambios de entalpía, H, dependen de la presión y de la temperatura ! fijar una condiciones, condiciones estándar, que por acuerdo internacional son: P = 1 atm ; t = 25 0C (normalmente). Se representa H0. -Estado físico estándar es el estado físico de una sustancia pura en las citadas condiciones. Ecuación termoquímica. Reacciones exotérmicas / endotérmicas. -Son aquellas ecuaciones químicas que se escriben indicando el estado físico (en condiciones estándar) y el correspondiente balance energético (siempre H0). -Como la entalpía es una propiedad extensiva (depende de la cantidad de materia), también tenemos que indicar la cantidad de materia que ha reaccionado o se ha formado (mol) Entalpía estándar de reacción -La entalpía estándar de reacción, H0, es la variación de entalpía que tiene lugar en una reacción cuando reactivos y productos se encuentran en estado físico estándar. Entalpía estándar de formación. -“La entalpía estándar de formación de una sustancia pura compuesta, Hf0, es la variación de entalpía que tiene lugar cuando se forma 1 mol de dicho compuesto, en condiciones estándar, a partir de sus elementos en las citadas condiciones”. Por convenio, se asigna

entalpía de formación cero a las sustancias puras elemento en las condiciones anteriores.


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LEY DE HESS: Teniendo en cuenta que la entalpía es una función de estado, la ley de Hess dice: “si una reacción (ecuación) puede producirse en varias etapas, reales o teóricas, su variación de entalpía es igual a la suma de las entalpías de reacción de las diferentes etapas (ecuaciones)”.

Cálculo de la entalpía estándar de reacción a partir de las entalpías estándar de formación. La entalpía estándar de reacción se puede calcular utilizando las entalpías estándar de formación y la ley de Hess. Se puede generalizar en la siguiente ecuación:

H0reacción = n. H0f-productos " m. H0f-reactivos m: coeficientes de los reactivos n: coeficientes de los productos La entalpía estándar de reacción también se puede calcular partiendo de otras ecuaciones termoquímicas y la ley de Hess.

Entalpía de enlace. “Entalpía de enlace (energía de enlace, energía de disociación) es la energía necesaria para romper

los enlaces, de un tipo determinado, existentes en 1 mol de moléculas gaseosas en condiciones estándar”.

Cálculo de la entalpía estándar de reacción a partir de las entalpías de enlaces . Teniendo en cuenta que la ruptura de enlaces (en los reactivos) supone un consumo de energía y la formación de enlaces (en los productos) comporta un desprendimiento de energía! la variación de energía (variación en la entalpía, H0) depende de la energía consumida y de la energía desprendida. -En forma de ecuación:

H0r = m. H0enlaces rotos reactivos " n. H0enlaces formados productos Por lo tanto, la entalpía estándar de r eacción se puede calcular a partir de las entalpías de enlacen las mismas condiciones.


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Calorímetro: El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las c antidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calorímetro de uso más e xtendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperat ura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente.

Calor Específico Es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se le representa con la letra

De

forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra Por lo tanto, el calor específico es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa, esto es

donde

es la masa de la sustancia.


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Capacidad Calorífica: 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 experimen ta. 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 de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

Dulong Petit:

El calor específico de los sólidos (al igual que el de los gases y líquidos) es una

función creciente de la temperatura, tendiendo a cero cuando la temperatura se aproxima a 0 K. El crecimiento de esta magnitud a partir de 0 K es inicialmente muy rápido, haciéndose después más lento hasta que se alcanza una temperatura que puede corresponder a la de fusión, a la de descomposición o a un cambio de estructura.1 En 1819, los físicos y químicos franceses Pierre Louis Dulong (1785-1835) y Alexis Thérèse Petit (1791-1820) establecieron la ley que lleva sus nombres.


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3) PARTE EXPERIMENTAL: I. MATERIALES:

 Vaso de precipitado  Sensor de temperatura Vernier  Calorímetro  Probeta  Tubo de ensayo

II.

REACTIVOS:

 Muestra de cobre  Agua destilada 

Agua Caliente


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III.

PROCEDIMIENTO:

Temperatura 1 = 24°C

Temperatura 2 = 66.8°C

Temperatura mezcla = 44°C


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Temperatura mezcla = 27.1°C


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CUETIONARIO: 1. Describa brevemente los tipos de calorímetro existentes. Los calorímetros suelen incluir su equivalente, para facilitar cálculos. El equivalente en agua del calorímetro es la masa de agua que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual calor en las mismas circunstancias. De esta forma, sólo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.

  

2.

Tipo estático Tipo no estático Tipo permanentes

¿Por qué es recomendable mantener el termómetro dentro del calorímetro durante toda la práctica?

Porque si sacábamos el termómetro iba a hacer que el grafico de “logger pro” varíe.

3. Se sabe que el vidrio es un mal conductor de calor, por lo tanto, cualquier vaso de precipitado se puede usar como calorímetro sin cubrirlo con papel platinado. ¿Es correcta esta apreciación?

Es incorrecta, pues el vidrio es un mal conductor de calor, pero es transparente y permite que entre calor en forma de radiación y aumente la temperatura del interior. La caja donde guardan los helados es una caja de poroflex, este es un mal conductor del calor, y por lo tanto, no permite el paso de calor de una temperatura más alta a otra de menor temperatura, además generalmente es de color blanco, por lo tanto no absorbe mucha radiación.

OBSERVACIONES:


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-

Se observo el cambio de temperatura con los distintos reactivos usados. Que el termo nos sirvió como calorímetro. En el último proceso en el Logger Pro se vio una curva.

CONCLUSIONES:

-

El realizar este experimento hemos podido captar que la temperatura aumenta si se junta una base y un acido en estado líquido.

-

Las reacciones químicas llevan consigo cambios materiales y también cambios energéticos.

-

Cumplimos con nuestros objetivos, tener conceptos básicos y realizar las muestras correspondientes al tema con buenos resultados.

REFERENCIAS:

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http://www.buenastareas.com/ensayos/Termoquimica-Calor-DeReaccion/4613857.html

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http://aulavirtual.utp.edu.pe/file/20102/IS/I1/01/Q103/20102ISI101Q103T015.pdf

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http://www.monografias.com/trabajos17/calorimetria/calorimetria.shtml


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