UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Escuela Profesional de Ingeniería Química
Determinación de la capacidad calorífica LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
Profesor:
ING. HUAMANI TAIPE GUMERCINDO
Integrantes:
Calla Acero Karely Valencia Fajardo Felipe Calisaya Choque, Franz
Espinoza Chiriboga Jean P.
Nuñez Carbajal Freddy
Bellavista, Viernes 10 de Febrero del 2017
INTRODUCCIÓN
El calor es una forma de energía. La temperatura de un sistema es una propiedad del mismo que determina si quedará o no en equilibrio térmico cuando se pone en contacto con cualquier otro sistema. Supóngase que el sistema A, a temperatura superior a la de B, es puesto en contacto con este. Una vez alcanzado el equilibrio térmico, se encuentra que A ha experimentado una disminución y B un aumento de temperatura. De esta manera decimos que entre dos cuerpos que se encuentran en estas condiciones existe un flujo de energía, a la que llamamos calor. Entonces tenemos que el calor es la energía trasferida entre dos sistemas y que está exclusivamente relacionada con la diferencia de temperatura existente entre ellos. Esta práctica trata de la calorimetría, por eso debemos saber que es calorimetría. Una definición sencilla dice que la calorimetría se encarga de medir el calor en una reacción química o un cambio físico usando un calorímetro. El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada sustancia; por el contrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular. Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura.
OBJETIVOS
Determinar la capacidad calorífica de un calorímetro.
Calcular la capacidad calorífica de un sistema dado.
MARCO TEORICO Calor o Energía Térmica: Es la suma de la energía cinética de todas las moléculas, cuyo resultado es la ganancia o pérdida de energía interna; el calor es simplemente otra forma de energía que puede medirse solo en función del efecto que produce. Existen dos unidades para medir el calor:
a) Caloría (cal).- Es el calor necesario para aumentar la temperatura de un gramo de agua a un grado Celsius. b) Unidad Técnica Británica (BTU).- Es la cantidad de calor necesario para elevar un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua Capacidad Calorífica: Es la relación existente entre la cantidad de calor de una sustancia y su correspondiente elevación de temperatura: =
∆ ∆
La capacidad calorífica de una sustancia tiene un valor mayor si se lleva a cabo a presión constante, que si se realiza a volumen constante, ya que al aplicar presión constante a una sustancia, esta sufre un aumento en su volumen, lo que provoca una disminución en su temperatura y en consecuencia, necesitara más calor para elevarla. A volumen constante, todo el calor suministrado a la sustancia pasa a aumentar la energía cinética de las moléculas, por tanto, la temperatura se incrementa con mayor facilidad.
Calor Específico (Ce): De una sustancia es igual a la capacidad calorífica de dicha sustancia entre su masa: =
Y como: =
∆ ∆
Sustituyendo: =
∆ ∆
Por tanto: = ∆
En términos prácticos el Ce de una sustancia se define como la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado la temperatura de una masa unitaria de la sustancia. El Ce es como una inercia térmica, ya que representa la resistencia que una sustancia opone a los cambios de temperatura, por lo tanto está en función de la temperatura y la presión.
Calorímetro: Es un recipiente que permite medir cantidades de calor que interactúan cuando se mezclan sustancias a diferentes temperaturas estas tienden a alcanzar el equilibrio térmico, es decir, mientras una pierde calor la otra gana, por ello se realiza un balance de energía en el calorímetro y se cumple que: “En cualquier intercambio de calor efectuado, el calor cedido es igual al absorbido”. =
Por lo tanto: ( − ℎ) = ´( − )
Dónde: C´= Capacidad calorífica de todo el sistema que pierde calor m = masa Ce = Calor específico Th = Temperatura del agua helada Tf = Temperatura del agua fría Te = Temperatura de equilibrio. La capacidad calorífica de todo el sistema: = ´ +
MATERIALES Y REACTIVOS
1. Materiales:
Vaso de precipitado Fiola (100-150ml) Pera de Decantación Termo Termómetro
2. Reactivos:
H2O (frio) H2o (helada)
PARTE EXPERIMENTAL
Paso 1
Medimos 150 ml de agua fría en un vaso.
Paso 2
Medimos 150 ml de agua helada.
Paso 3
Medimos la temperatura del agua fría y del agua helada
Paso 4
Los vertemos ambos al calorímetro en el siguiente orden primero el agua a temperatura ambiente y luego el agua helada, previamente haber tomado ambas temperaturas para luego hacer la medición de la temperatura equivalente.
CALCUL OS Y RESULTADOS
( − ℎ) = ∗ ( − ) Datos:
m agua helada = 150g Ce = 1 cal/goc Te = 19 °C Th = 9.5 °C Tf = 26.7 °C
Balance de calor:
150.
1 °
(19 − 9.5) = ∗ (26.7 − 19)
∗ = 185.0649
°
La cap acid ad calo rífic a de tod o el sis tem a:
= ∗ + = 185.0649 + 150 ∗ = 335.0649
°
1 °
CONCLUSIONES
La transferencia de calorías se da de mayor temperatura a menor temperatura. La capacidad calorífica del calorímetro que se determinó por mezcla de líquidos a diferentes temperaturas es 185.0649 ° . Se determinó experimentalmente la capacidad calorífica del sistema siendo 335.0649 °
RECOMENDACIONES
La temperatura de equilibrio debe ser la mínima alcanzada al mezclar el agua fría con el agua helada. Para tener una buena experiencia en la práctica es necesaria que haya una diferencia considerable de temperatura entre los líquidos a usar.
BIBLIOGRAFÍA Castellán, Gilbert W. Fisicoquímica; Segunda Edición.
ANEXOS Problema1.- Cuando se mezclan 100ml de HCl 0.5M y 100ml de NaOH 0.5M en un calorímetro, la temperatura de mezcla resultante aumenta desde
. ℃hasta
. ℃.Calcular el cambio de entalpia de la reacción de neutralización.
Suponiendo que la cantidad de calor absorbida por el calorímetro es despreciable,
Solución
Problema 2.- El calor de neutralización entre un ácido fuerte y una base fuerte
Es -56.23Kj por mol de H +. Cuando en un calorímetro 0.025 moles de H + neutralizan 0.025 moles de OH-, la temperatura aumenta desde 25 ℃ a 25.528℃. ¿Cuál es la capacidad calorífica del calorímetro?
Solución
Problema 3.-Calcular el calor de neutralización y determinar si es exotérmico o endotérmico
Problema4.- En la neutralización de 200ml de hidróxido de sodio 0.1M se emplean 100ml de ácido clorhídrico 0.5M. Calcula: a) Los moles de ácido clorhídrico añadidos en exceso. b) El ph de la disolución resultante.
Solución:
Problema 5
Solución
