UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIA PRACTICA No 8 INFORME DE LABORATORIO: “CALORIMETRIA“ DOCENTE: ING. LEONARDO CORONEL AUXILIAR: UNIV. PAOLA MARTINEZ ESTUDIANTE: UNIV. CARVAJAL FLORES JORGE SEBASTIAN CARRERA: ING. INDUSTRIAL GRUPO: B FECHA: 20/11/14 LA PAZ-BOLIVIA 1 ..................................... CALIBRACIÓN DEL CALORIMETRO ................................................... DETERMINACION DEL CALOR DE FUSION DEL HIELO ...........................3................................................................................................................5............................................ 7 5........................................................................................................4.................. CALCULOS Y GRAFICOS .................7 5..7 5................................... FUNDAMENTO TEORICO . OBJETIVO GENERAL ............... DATOS Y OBSERVACIONES ....................... DETERMINACION DE LA TEMPERATURA DE EQUILIBRIO DE UNA MEZCLA ......6 5......................................................................................................................................................................................................................................................... 1 INDICE ............................................... 4 4..........................2.......8 7... CONCLUSIONES ...... 7 5....................................13 2 .............................6 4...................................................................................... 7 5............................................1...............................................................12 9........ OBJETIVOS ESPECIFICOS ................. PROCEDIMIENTO ..... 4 2............................... CONSTRUCCION DEL CALORIMETRO .......................................................6 4........................................................8 6...... 4 3....INDICE PORTADA ..........................................................................................1................. MATERIALES Y REACTIVOS................................................. MATERIALES ....... REACTIVOS................................................................................................ 3 1.......................................2....................................... DETERMINACION DEL CALOR ESPECIFICO DE UN METAL . BIBLIOGRAFIA ...... 9 8.................. 2 RESUMEN ................................................................................ También se calculó el calor específico de un metal que en este caso fue la de una esfera metálica 3 . Se pudo determinar la capacidad calorífica del calorímetro construido adema de haber calculado el calor de fusión del agua de forma experimental. Se calculó la temperatura de equilibrio de una mezcla de agua caliente con una a temperatura ambiente.RESUMEN En la presente práctica se estudió la conservación de la energía en sistemas sin reacción química. Medir los cambios de temperatura que se producen. cuando efectuamos reacciones químicas. La medida del calor intercambiado durante un proceso se realiza mediante un calorímetro que básicamente es un dispositivo aislado con una cámara de reacción rodeada de agua donde se detectan los cambios de temperatura con ayuda de un termómetro y a través de estas medidas medir la cantidad de calor intercambiado. OBJETIVO GENERAL Comprobar la ley de la conservación de la energía. actúa de tal modo que la temperatura final del calorímetro cambia hasta T2. Construir un calorímetro. que puede manifestarse en forma de calor absorbido (reacción endotérmica) o calor desprendido (reacción exotérmica). Determinar cuantitativamente la relación entre Joule y calorías 3. Calcular teóricamente el calor absorbido o liberado por un sistema determinado. Estudia la relación del trabajo eléctrico con el calor. OBJETIVOS ESPECIFICOS Experimentar la transferencia de energía (calor) que se produce entre cuerpos. Las reacciones químicas van acompañadas de transferencia de energía. Por convención se establece que la entalpia es de signo negativo para procesos exotérmicos.por el principio de conservación de la energía se puede expresar: 4 . en sistemas sin reacción química. Determinar la capacidad calorífica del calorímetro. La entalpia de reacción se expresa normalmente en unidades de calorías/mol ya sea de reactivo o producto. FUNDAMENTO TEORICO El capítulo de la química que estudia los cambios energéticos que acompañan a una reacción química se denomina termoquímica. Determinar la cantidad de calor proporcionada por el trabajo eléctrico. Cuando una reacción se lleva a presión constante. El calor desarrollado por reacción u otro proceso físico QP en la cámara de reacción que se halla inicialmente a una temperatura T1. los cambios de calor que ocurren se denominan entalpia ( H).CALORIMETRIA 1. 2. ) Ce cal: es el calor específico promedio de los componentes del calorímetro. En el proceso de calibración del calorímetro se determina la capacidad calorífica del calorímetro Ccal. En este proceso se introduce una masa ma de agua a temperatura de ebullición Tb en el matraz Erlenmeyer y se espera hasta que el sistema alcance el equilibrio térmico con temperatura T2. termómetro. etc.El calor ganado por el calorímetro es: ( ) ( ) Donde: ma: es la masa del agua que rodea al Erlenmeyer Ce agua: es el calor específico del agua mc: es la masa de los componentes del calorímetro (vaso de precipitados. agitador. El calor perdido por el agua caliente en el matraz Erlenmeyer será: ( ) ) ( Por lo tanto: ( Y el valor de Ccal se puede calcular por: 5 ) . Si el calor ganado es igual al calor perdido: ( ) ( ( )( ) ) Y si definimos la capacidad calorífica del calorímetro como: Podemos escribir la ecuación como: ( ) De tal modo que conociendo la capacidad del calorímetro y las temperaturas inicial y final se puede determinar el calor cedido por la reacción ocurrida en el matraz Erlenmeyer. MATERIALES Y REACTIVOS 4. MATERIALES ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 MATERIAL CARACTERÍSTICA Calorímetro Vaso de precipitados 600 cc Termómetro Matraz Erlenmeyer 125cc Hornilla Vaso de precipitados 250cc Termómetro termocupla Balanza Eléctrica Varilla de vidrio Piseta Esfera metálica CANTIDAD 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 4.1.2. por lo tanto ni la masa de agua ni los componentes deben cambiar durante la sesión experimental.( ( ) ) Nótese que la capacidad del calorímetro es función de las masas de los componentes del calorímetro y del agua que rodea al Erlenmeyer. REACTIVOS ITEM REACTIVO CARACTERÍSTICA 1 2 Agua destilada Hielo 6 CANTIDAD 50g 50g . 4. 5. Espere a que se alcance el equilibrio térmico. Caliente 50 cm3 de agua a temperatura de ebullición Tb y añada al matraz erlenmeyer.4. Determine la temperatura de la esfera de metal con la termocupla. DETERMINACION DEL CALOR DE FUSION DEL HIELO Permita que se establezca el equilibrio térmico en el calorímetro y registre la temperatura T1 Añada al matraz erlenmeyer lavado y seco varios cubos de hielo y permita que estos se fundan. El matraz erlenmeyer (cámara de reacción) se colocará en el interior del vaso de precipitados rodeado de agua.2. DETERMINACION DEL CALOR ESPECIFICO DE UN METAL Caliente la esfera de metal en la hornilla hasta una temperatura alta. Determine la temperatura inicial del agua T1. Introduzca cuidadosamente la esfera en el agua del vaso de precipitados. con espacio suficiente para que en el interior quepa un vaso de precipitados de 600 cm3. El termómetro estará en el agua que rodea a la cámara de reacción juntamente con un agitador para mantener la temperatura del agua uniforme. Retire el matraz erlenmeyer y determine la masa de agua introducida por diferencia de peso entre el matraz lleno y el matraz vacío.1. 7 . Mida 300 g de agua en el vaso de precipitados de 600 cm3. Retire el matraz erlenmeyer y determine la masa de hielo por diferencia de peso entre el matraz lleno y el matraz vacío.5. CONSTRUCCION DEL CALORIMETRO Una caja de material aislante de aproximadamente 15 cm x 15 cm x 15 cm. 5. PROCEDIMIENTO 5. Después que se ha alcanzado el equilibrio térmico. registre la temperatura de equilibrio T2. CALIBRACIÓN DEL CALORIMETRO Permita que se establezca el equilibrio térmico en el calorímetro y registre la temperatura T1. 5. registre la temperatura del agua que rodea al matraz T2.3. En el momento en que el último trozo de hielo haya fundido. Determine la temperatura final T2. 5.4 g 94.12g 50g T1 Tb Teq 17°C 87°C 34°C calor de fusión del hielo m matraz m matraz agua 62. Determine la temperatura del agua a temperatura ambiente.5. Mezcle ambas muestras de agua y determine la temperatura de equilibrio con el termómetro. DETERMINACION DE LA TEMPERATURA DE EQUILIBRIO DE UNA MEZCLA Mida 250g de agua en el vaso de precipitados.88 g T1 Teq 0°C 19°C calor especifico de la esfera m vaso de precipitados m agua m esfera metálica 155.4 g 86. Mida 100g de agua en el vaso de precipitados a temperatura ambiente.87 g 300 g 184. Determine la temperatura del agua.0 g T1 T2 Teq 17°C 68°C 25°C temperatura de equilibrio m agua 1 m agua 2 100 g 250 g 8 T1 T2 17°C 45°C . 6. Caliente el agua del vaso con la hornilla hasta una temperatura entre 40 y 50ºC. DATOS Y OBSERVACIONES capacidad calorífica del calorímetro m matraz m matraz agua m agua 62. CALCULOS Y GRAFICOS Calcule la capacidad calorífica del calorímetro 17 0 27 30 30 60 31 90 32 120 32 150 34 180 34 210 40 35 30 Temperatura T [°C] t [s] 25 20 T [°C] 15 10 5 0 0 100 200 300 tiempo ( ( ) ) ( ( 9 ) ) 34 240 .7. Calcule el calor ganado en la fusión del hielo 0 1 30 5 60 9 Temperatura t [s] T [°C] 90 14 120 17 150 18 180 19 210 19 240 19 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 T [°C] 0 50 100 150 200 tiempo ( ) ( 10 ) 250 300 . Compare el valor obtenido con el valor bibliográfico ( ) ( 11 ( ) ) .( ) ( ) ( ) Calcule el calor por mol de hielo en el proceso de fusión. 12 𝑇𝑒𝑞 ) 𝑇 ) .Calcule el calor especifico del metal 𝑞𝐺 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐶𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑇𝑒𝑞 𝑇 ) 𝑚𝑎𝑔𝑢𝑎 𝐶𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑇𝑒𝑞 ( 𝑞𝑃 𝑚𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝐶𝑒 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 (𝑇𝑒𝑞 𝑇 ) 𝑚𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝐶𝑒 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 (𝑇 𝐶𝑒 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 ( ) 𝑇 ) 𝑇𝑒𝑞 ) ) 𝑐𝑎𝑙 𝐶𝑒 𝑒𝑠𝑓𝑒𝑟𝑎 𝑔𝐶 Calcule la temperatura de equilibrio de la mezcla 𝑞𝐺 𝑚 𝐶𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑇𝑒𝑞 𝑚 (𝑇𝑒𝑞 𝑞𝑃 𝑇 ) 𝑚 𝐶𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑇𝑒𝑞 𝑇 ) (𝑇𝑒𝑞 𝑚 (𝑇 ( ) 𝑇𝑒𝑞 𝑇𝑒𝑞 ) 𝐶 Compare el valor obtenido con el valor experimental ( ) ( ( ) ) 8. CONCLUSIONES Se comprueba la ley de conservación de calor que indica que el calor perdido por uno de los elementos que participa en el fenómeno. es igual al calor ganado por el otro elemento en el mismo fenómeno. (1997) Química general. Fernández.ibarz. Coronel – mejía – díaz. así como otros elementos interesantes como la transferencia de calor en un sistema aislado y el equilibrio de temperaturas que se da al interior del calorímetro. jose. BIBLIOGRAFIA Longo. 9. R. Perry. frederick. Sonesa.norbis. Fontana. Considero que la práctica fue muy interesante ya que en ella aprendí el empleo del calorímetro y conocí más de cerca la aplicación de los principios de la termodinámica. m. Y otros. ander.golberg Química general Química Principios de química Compendios de química general Química general moderna. 13 . Dillard . Manual del ingeniero químico. Brown – lemay – burstein. Química general universitaria. Babor jose . jhon.