Universidad de Guanajuato División de Ciencias Naturales y Exactas Laboratorio de Fisicoquímica II ractica ! y "# Determinación de la constante del calorímetro y ental$ía de reacciones Daniela %uare& icón Fec'a de inicio de la $ractica( )*osto !+,"-!.# Fec'a de entre*a del re$orte( /e$tiembre ","-!.# )sesor( 0a# 1eresa 2etancourt#
Objetivo: Calcular y determinar la ca$acidad calorí3ica de calorímetros# Fundamento. La calorimetría es la $arte de la termodin4mica que muestra cómo medir la cantidad de calor que un cuer$o cede o absorbe en un $roceso t5rmico# El calor es una 3orma de ener*ía, $or lo tanto se $uede ex$resar su medida en las unidades de ener*ía mec4nica como lo son el %oule o el er*io, $ero tambi5n se $ude medir en calorías# Ex$erimentalmente se 'a demostrado que una misma cantidad de calor tiene e3ectos distintos sobre di3erente cantidad de materia, estos e3ectos se mani3iestan en la variación de tem$eratura que su3ren los cuer$os, es decir, si a dos cuer$os se les suministra i*ual cantidad de calor, aquel que ten*a menor masa su3rir4 un mayor aumento en su tem$eratura# Dos cuer$os de i*ual cantidad de masa y a la misma tem$eratura $ueden $erder o *anar di3erente cantidad de calor6 esto ocurre sui los cuer$os est4n constituidos $os sustancias o materiales di3erentes# or lo tanto el calor *anado o $erdido $or un cuer$o de$ende tambi5n de esta $ro$iedad llamada calor específico, el cual se le de3ine como la cantidad de calor que es perdido o ganado por un gramo de dicha sustancia para que su temperatura varíe en 1 ºC. En el caso de que el calor $erdido o *anado $or un cuer$o no este en 3unción de la masa se obtiene otra $ro$iedad de los cuer$os llamada ca$acidad calorí3ica6 la cual 7nicamente est4 en 3unción del incremento de tem$eratura del cuer$o de que se trate#
En la $r4ctica, las mediciones de los cambios de calor que acom$a8an a una reacción, se $ueden e3ectuar en un calorímetro 93i*ura !:# En este calorímetro el reci$iente de reacción A, está sumergido en una gran cantidad de líquido B, T manteniendo una temperatura uniforme con ayuda del S agitador S. Las paredes de A son tales que la temperatura de su contenido se ajustan fácilmente a la temperatura de B. Cualquier flujo de calor Q A que entra al sistema encerrado por A, lo pierde B más el recipiente A (pero no su contenido). Contemplando que A QB es el flujo de calor que entra a B más el recipiente A (pero no su contenido). ntonces se escri!e" Q A + Q B - # Q A =−QB B $uponiendo que las reacciones pueden ocurrir s#lo dentro de A. n el resto del sistema s#lo %ay Figura 1: Calorímetro calentamiento o enfriamiento, por lo tanto" Q A −Q B=C - ΔT ≃
≃
n donde ∆& es el cam!io en la temperatura y C ' la capacidad calorífica efectia del !ao B (más el term#metro y el agitador) junto con el del recipiente A (pero no si contenido).
La ecuación $ara C - es(
C -
≃
c p ( B ) B + c p ( A ) A + c p ( T ) T + c p ( ! ) !
donde c$ es la ca$acidad calorí3ica $or *ramo y ; es la masa en *ramos, las letras entre $ar5ntesis indican las $aredes del a$arato considerado# Ex$erimentalmente, es di3ícil construir un calorímetro $er3ectamente aislado6 m4s a7n, la a*itación, mediante la conversión de trabajo en calor, introduce calor# or lo tanto en la $r4ctica la 1 en la ecuación anterior est4 determinada $or una serie de mediciones antes y des$u5s de que ocurre la reacción# Dic'a serie de mediciones se resume en la *r43ica de la 3i*ura "#
a b
∆&
1em$eratura c
d
La porci#n de a a b representa el despla*amiento del calorímetro antes de la reacci#n. n el punto !. se %ace ocurrir la reacci#n me*clando lo reactios en el recipiente A, esta reacci#n a!sor!e calor, la temperatura del !ao descenderá, generalmente este cam!io es la temperatura no es instantáneo.
1iem$o Figura 2: "atos del calorímetro
Material Calorímetros )*itador ma*n5tico 1ermómetro di*ital arrilla el5ctrica robeta
Sustancias )*ua destilada
Desarrollo experimental !#< esar ". mL de a*ua destilada y colocarla dentro del calorímetro y medir su tem$eratura 91 !:# "#< esar ". mL de a*ua destilada y calentarla a una tem$eratura de =- >C 91 ":# ?#< )*re*ar el a*ua caliente al a*ua a tem$eratura ambiente en el interior del calorímetro y re*istrar el tiem$o y la tem$eratura desde el momento de $oner el contacto los dos vol7menes de a*ua 'asta el equilibrio t5rmico# @#
Aesultados 1em$eratura del a*ua a 1!9ambiente:( "?#-BC 1em$eratura del a*ua a 1"( =-#-BC
1abla!# rimer Ex$erimento 1iem$o 9s:
Tabla 1. Variacion de l
temperatura
1em$eratura 9BC: ?-
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-
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+-
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1abla "# /e*undo ex$erimento 1iem$o 9s:
Tabla 2. V 44 42 temperatura
40 38 36 0
1em$eratura 9BC:
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C4lculos <"calienteH"3ria calorimetro
Conclusión## Con base en los resultados obtenidos durante el $rocedimiento ex$erimental se observo que la materia se com$orta de di3erentes maneras al ex$onerla a cambios de tem$eratura, a la ve& se anali&aron nuevamente las 3unciones de un calorímetro y su ca$acidad aislante $ara la obtención de un sistema que no $ermite intercambio de materia o ener*ía con el entorno# Este ti$o de sistemas nos $ermiten como analistas determinar el calor es$eci3ico de un cuer$o, así como determinar si la reacción que se $roduce dentro de estos es exot5rmica o endot5rmica# ractica "# Ental$ía de Aeacción
