Articulo Cientifico Calorimetro

INTERPRETACION DE LAS REACCIONES QUIICAS DENTRO DE UN CALORIMETRO A PARTIR DE UNA PRÁCTICA DEL LABORATORIO

Brid M. Asdrubal J., Castillo M. Cynthia P., Meyer E. Stefany P., Villamil D. Helmer

Laboratorio #2 – Facultada de Ingeniera

Fundación Universitaria Tecnológico Comfenalco – Octubre 16 de 2013

Resumen:

La experiencia se dividió en dos fases; la primera fue determinación de la capacidad calorífica del calorímetro con base al agua y la segunda determinación de la capacidad calorífica de la sustancia problema (etanol). En ambas fases se adiciono una determinada cantidad de agua a temperatura ambiente dentro del calorímetro, luego se vertió una cantidad de agua a temperatura superior a la sustancia dentro del calorímetro, para así determinar la temperatura de equilibrio y mediante los respectivos cálculos poder obtener la capacidad calorífica del calorímetro a partir del equivalente en agua del calorímetro y la capacidad calorífica del etanol (sustancia problema).

Palabra Claves: Calor, Calorímetro, Adiabático, Reacción química

Abstract

The experiment was divided into two phases: the first was determining the heat capacity of water-based calorimeter and the second determination of the heat capacity of the substance (ethanol). In both phases was added a certain amount of water in the calorimeter temperature, then poured into an amount of water at a temperature above the substance into the calorimeter, to determine the equilibrium temperature by respective calculations and to obtain the ability from the calorimeter water equivalent of the calorimeter and the heat capacity of ethanol (substance).

Key Word: Heat, Calorimeter, Adiabatic, Chemical Reaction

INTRODUCCIÓN TEORICA

La termodinámica es la ciencia que estudia a la energía, y sus transformaciones así como la relación entre estas transformaciones y las propiedades de la materia. La termodinámica depende totalmente de la observación y de las mediciones experimentales. Si hacemos referencia a los cambios energéticos que se dan a nivel de reacciones químicas se le conoce como termoquímica.

El calor es energía que se transfiere entre dos sustancias debido a una diferencia de temperatura, exceptuando los cambios de estado, siempre que un cuerpo intercambia calor con su entrono la temperatura del cuerpo varia. La cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una masa (m) de t1 a t2 es aproximadamente proporcional al cambio de temperatura.

La necesidad de evitar en lo posible intercambios de calor con el ambiente, nos obliga a emplear un sistema que nos permita realizar equilibrios térmicos con la menor dependencia del exterior. Este sistema es el calorímetro. el calorímetro experimenta todos los cambios de temperatura hasta alcanzar el equilibrio, y, por tanto, es preciso hacerle intervenir en los balances térmicos del cálculo. Por otro lado, el sistema en cuestión es invariable en su composición química y masa, lo que nos permite determinar la cantidad de calor precisa para elevar su temperatura, que siempre será la misma.

Se puede determinar el flujo del calor asociado a las reacciones químicas midiendo el cambio de temperatura que la reacción produce, esta medición del flujo de calor se le conoce como calorimetría. Y se realiza mediante el uso de un calorímetro; el cual aísla térmicamente del entorno los materiales que serán puestos en contacto térmico. Partiendo de un análisis de la transferencia de energía en forma de calor que se presentan dentro del calorímetro, midiendo para ello masas y cambio de temperatura, podremos determinar el calor específico de un material. Por lo tanto el calorímetro asegura que en la reacción no se de intercambio de calor con el entorno (es adiabático). Por consiguiente se puede determinar la capacidad calorífica de calorímetro, gracias al rol del agua, puesto que es la clave para hacer el hallar la Ck. La definición de la caloría se establece como la cantidad de energía que eleva la temperatura de 1 ml de agua un grado Celsius. Que también se le llama capacidad calorífica específica del agua. Cuando el agua se congela en hielo o hierve en vapor, la capacidad calorífica específica cambia. Pero en la medida que estamos tratando con el agua líquida, podemos contar con la relación.

El calorímetro de mezclas está compuesto por un recipiente metálico aislado térmicamente del exterior. Su superficie externa tiene un pulido muy brillante y está colocado dentro de otro

Recipiente impermeable al calor, es decir; con paredes adiabáticas, asimismo está provisto de un agitador y un termómetro

El método calorífico utilizado en la práctica es el Principio de las transformaciones inversas: “La cantidad de calor que hay que suministrarle a un cuerpo para que aumente su temperatura un cierto ∆t, es igual a la cantidad de calor que debería perder para disminuir la misma temperatura”. Es válida para ambos casos la ecuación:

Qi = mi * Ci * (tf –ti)

Si el intercambio de calor se efectuara solamente entre dos masas de agua, Tendríamos:

M1 * C1 * ∆t1 + m2 * C2 * ∆t2 = o , donde el singo lo da ∆t

Objetivos

• Aprender a utilizar correctamente un calorímetro adiabático

• Determinar el calor específico del calorímetro adiabático utilizando la sustancia agua, cuyo calor especifico es conocido.

• Determinar la capacidad calorífica del de una sustancia problema

Materiales

• Teflón

• 1 calorímetro con tapón horadado

• 2 termómetros

• 1 agitador de vidrio

• 2 probetas de 250mL

• 2 matraces Erlenmeyer de 1000mL

• 2 vasos de precipitados de 100mL

• 1 mechero de Bunsen

• 1 soporte universal con anillo y rejilla

• 1 picnómetro de 10mL

• Balanza analítica

• Liquido problema

PROCEDIMIENTO

Fase 1: Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro

• Se destape con cuidado el calorímetro y vierta 250mL de agua a temperatura ambiente. Tape el calorímetro y agite hasta que la temperatura del agua dentro de el sea constante (T1) y registre este valor en la tabla correspondiente.

• Se determinar el peso del agua contenida en el calorímetro (m1) usando la densidad del agua a la temperatura T1y se resgistro en la tabla correspondiente.

• En un matraz Erlenmeyer, calentar 100mL de agua a 60°C aproximadamente. Coloque un termómetro dentro del matraz y agite hasta obtener una temperatura constante (T2) y regístrela

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