Calorímetro de soluciones

Introducción

La suma de todas las contribuciones energéticas microscópicas de un sistema se denomina energía interna, y se simboliza por U. En un gas ideal, se demuestra que la energía interna sólo depende de la temperatura. La energía es una magnitud extensiva, pues depende de la cantidad de materia. Además, es una característica del estado en el que se encuentra un determinado sistema, por lo que es una función de estado, y la variación de energía interna solo depende de los estados inicial y final y no del proceso seguido. Según el primer principio de la termodinámica, en un sistema cerrado la variación de energía interna de un sistema es igual a la suma del calor y el trabajo intercambiados con el entorno (Cienciadelux, 2015). 

Por otro lado, la expresión del calor en un proceso a presión constante permitirá definir la entalpía (Cienciadelux, 2015). La entalpía de una reacción química se define como el calor absorbido o desprendido en dicha reacción química cuando ésta transcurre a presión constante, es decir: , donde es la entalpía de la reacción y el calor transferido a presión constante (QuimiTube, 2013).

Un calorímetro es un aparato que se usa para medir la cantidad de calor involucrado en un proceso químico o físico. Por ejemplo, cuando se produce una reacción exotérmica en solución en un calorímetro, el calor producido por la reacción se absorbe por la solución, esto hace que suba la temperatura. Cuando ocurre una reacción endotérmica, el calor requerido es absorbido por la energía térmica de la solución, esto hace que la temperatura baje (Ver figura 1) (Libre Texts, 2020).

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Figura 1. En una determinación calorimétrica, (a) ocurre un proceso exotérmico y el calor, q, es negativo, esto indica que la energía térmica se transfiere del sistema al alrededor, o (b) se produce un proceso endotérmico y el calor, q, es positivo, indica que la energía térmica se transfiere del alrededor al sistema.

La medición de la transferencia de calor usando este enfoque requiere la definición de un sistema (la sustancia o sustancias que pasan por cambios químicos o físicos) y sus alrededores (los otros componentes del aparato de medición que sirven para dar le calor al sistema o para absorber el calor del sistema). El conocimiento de la capacidad térmica de la capacidad calorífica y las mediciones cuidadosas de las masas del sistema y el alrededor y sus temperaturas antes y después del proceso permiten calcular el calor transferido como se describe en esta sección.

Por otro lado, es importante mencionar que los termogramas tienen un sin número de aplicaciones en las distintas industrias existentes, pero es aún más relevante destacar que en el laboratorio es un tipo de gráfico que sirve no solo para mostrarnos el comportamiento de una determinada solución o reacción, sino que, con éste, podemos saber cuándo una reacción es endotérmica o exotérmica, es decir, cuando libera o absorbe calor.

Objetivos

•€Conocer las partes y el manejo de un calorímetro de soluciones, aunado a la calibración de este. 

•€Determinar el cambio de entalpía para una reacción endotérmica. 

Resultados y análisis 

Para realizar la calibración se agregó el agua destilada HCl al Termostato, se dejó que el calorímetro llegara a un equilibrio térmico. Se presionó el agitador con el fin de que el sólido entrara en contacto con la solución.

En la segunda parte de la práctica se agregó agua destilada al termostato, y se añadió el H2O al Dewar, el calorímetro logró llegar a un equilibrio térmico, se presionó el agitador para permitir que el sólido entrara en contacto con la solución. Por otro lado, el post período es la etapa en la cual el sistema alcanza un nuevo estado estacionario térmico en donde la pendiente de la curva será diferente.

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