Bomba Calorimetrica

CALORIMETRÍA

I OBJETIVOS

- Estudiar La transferencia de calor entre dos sistemas. Es decir la cantidad de calor que absorbe o libera en un sistema determinado.

- Calcular la constante de enfriamiento () utilizando balances de calor y relacionando el mismo con el calor que absorbe o desprende el calorímetro.

- Determinar el equivalente en agua del calorímetro () con ayuda de la constante de enfriamiento y la ecuación de Newton.

- Aprender a realizar balances correctos de calor.

- Conocer el proceso de una reacción de neutralización.

- Experimentar el procedimiento utilizado por la industria para el calculo de calorías, mediante el uso de la bomba calorimétrica.

II FUNDAMENTO TEORICO

Calorimetría, es la ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor. La calorimetría es la parte de Física dedicada a la medida de las cantidades de calor que intervienen en distintos fenómenos.

Según aumente o disminuya la temperatura de un cuerpo, se dice que este ha recibido o cedido cierta cantidad de calor. La cantidad de calor recibida por un cuerpo puro es proporcional a la masa del mismo en la cual produce una variación de temperatura determinada.

Calor específico, es la cantidad de calor necesaria para que la temperatura de masa de un cuerpo puro, diferente del agua, ascienda de t a t´, dependa de la naturaleza de ese cuerpo. De ello se deriva la definición de calor especifico numéricamente igual a la cantidad de calor necesaria para elevar un grado de la temperatura de la unidad de masa del cuerpo considerado. Se dice que la cantidad de calor que se debe proporcionar a la masa (m) de un cuerpo puro para que su temperatura varíe de t a t´ viene expresada en siguiente formula:

Q = MC (t´ - t)

En donde c es igual al calor especifico medio entre t y t´.

El calor, ocurre cuando dos cuerpos están a diferente temperatura, la temperatura del cuerpo mas caliente disminuye mientras que la del cuerpo frío aumenta hasta que ambas temperaturas se igualan , es decir que se establece un equilibrio térmico a este proceso se define como calor o también como energía de transito.

Capacidad calorífica, energía necesaria para aumentar en un grado la temperatura de un cuerpo. Sus unidades son J•K-1 o J•ºC-1.

Si un cuerpo intercambia cierta cantidad de energía térmica Q y se produce un incremento de temperatura ΔT, la relación entre ambas magnitudes es:

Q = C•ΔT

donde C es la capacidad calorífica del cuerpo. Aumentar o disminuir la temperatura de un gas encerrado en un recipiente se puede realizar a volumen o a presión constante, por lo que en el caso de las sustancias gaseosas se habla de capacidad calorífica a volumen constante, Cv, y de capacidad calorífica a presión constante, Cp.

Concepto de capacidad calorífica molar, que se define como la energía necesaria para elevar en un grado la temperatura de un mol de sustancia.

Calorimetro, El calorímetro el instrumento que mide la energía. El tipo de calorímetro de uso más extendido 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 temperatura 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. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción química, como sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda de una chispa eléctrica.

Aplicaciones del calorímetro en Química, la mayoría de las reacciones químicas se producen con desprendimiento o absorción de calor y se dividen, respectivamente, en reacciones exotérmicas y endotérmicas, según que haya calentamiento o enfriamiento durante la reacción.

El estudio de este fenómeno constituye la rama denominada Termoquímica, a la que se han dedicado trabajos muy importantes a finales del siglo XIX y a principios del XX.

La Termoquímica se basa en la ley de Hess, que representa un caso particular del principio de los estados inicial y final. Según ella, la cantidad de calor que se desprende al pasar de un sistema A de sustancias a otro sistema B es independiente de la forma en que se produce el paso y de las reacciones intermedias, siempre que el estado físico de los sistemas A y B sea el mismo en todos los casos. Esta ley sólo es realmente válida cuando las transformaciones ocurren teniendo un volumen o una presión constante.

Según la ley de Hess, se debe tener el mismo resultado para el calor de la formación de CO2 operando con C + O2.

Si la cantidad de calor que se busca y que representa la formación de CO es x, se tendrá

x = 96 – 68 = 28

Calorímetro

De Lavoisier

Calorímetro

De Rumford

Calorímetro Simple:

III PARTE EXPERIMENTAL

1. Determinación de la Constante de Enfriamiento de un Calorímetro ()

- En un vaso de precipitado, calentar aproximadamente 400ml de agua una tenperatura aproximada de 28 ° C.

- Esta agua se debe introducir dentro de un calorimetro (termo), equipado con una tapa y un termómetro.

- Tapar el calorimetro y tomar lecturas de temperaturas del agua en el calorimetro, en funcion del tiempo (t), durante aproximadamente 20 minutos. Las lecturas deben realizarse cada minuto.

- La () del calorímetro se determina a traves de :

 = 1 *ln (Tf – Ta)

t (To – Ta)

2. Equivalente en Agua del Calorímetro ()

- Introducir en el calorimetro 3 partes de agua fria.

- Posteriormente introducir 1 parte de agua caliente a una T proxima de 30 ¡C.

- En el momento que se realiza la

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