Calor Y Combustion

DETERMINATION OF THE HEAT OF COMBUSTION OF A CANDLE

DETERMINACIÓN DEL CALOR DE COMBUSTION DE UNA VELA

RESUMEN

Con el fin de determinar el calor de combustión de una vela, se sometió la vela en un tarro metálico pequeño, sumergido en un tarro metálico, de esta forma es posible determinar la energía liberada en forma de calor por la reacción de combustión cuando esta ocurre a presión constante, el calor de combustión de una vela, al aumentar 10ºC la temperatura inicial, se puede observar después del aumento de la temperatura, una disminución de la masa de la vela, y una disminución en la masa del agua. La energía necesaria para aumentar 10 ºC de H2O es de 6300 Julios ABSTRACT

In order to determine the heat of combustion of a candle, the candle was subjected to a small metallic jar, immersed in a metal pot, in this way is possible to determine the energy released as heat by the combustion reaction when this happens at constant pressure, the heat of combustion of a candle, increasing 10 ° C initial temperature, it can be observed after the temperature increase, a decrease in mass of the candle, and a decrease in mass of water. The energy required to raise 10°C H2O is 630 Joules.

PALABRAS CLAVES: Calor de combustión, oxidación, reacción de combustión, combustible, llama

KEYWORDS: Combustion heat, oxidation, combustion reaction, fuel, candle

1. INTRODUCCIÓN

La combustión implica una reacción de los vapores de la cera de la vela con el oxígeno del aire, se supone que la vela se apaga cuando se ha consumido todo el oxígeno del aire que hay en el tarro, y que el agua sube como consecuencia de la disminución de la presión que ocasiona la disminución de oxigeno, la reacción de oxidación produce dióxido de carbono (gas) y vapor de agua, aunque el vapor de agua se condense, el dióxido de carbono producido puede compensar total o parcialmente la cantidad de oxigeno consumido1.

AURELI CAAMAÑO, MARÍA PILAR JIMÉNEZ ALEIXANDRE. Enseñar Ciencias, Editorial Grao, España 2007, página 102.

Universidad Distrital “Francisco José de Caldas”1. Estudiantes Fisicoquímica II(02)1

En las reacciones de combustión obtenemos calor combinando un combustible (gasolina, butano) con el oxígeno del aire.

Una buena forma de producir calor, es mediante una reacción de combustión.

El calor generado al transformarse el combustible vaporiza los componentes originados y hace saltar sus electrones a niveles más altos, al des excitarse emiten luz y calor.

El tipo de luz que se emite depende de los componentes excitados, cuando se hace un proceso de combustión, los productos de la reacción son CO2, H2O y CO2.

Cuando arde una vela se da lugar a una reacción de combustión, realmente lo que arde a parte de la mecha, es la parafina o cera de la que está hecha. Por medio del calor que se produce, inicialmente la parafina arde, se funde y finalmente se evapora.

Cuando la parafina se encuentra en forma de gaseosa y en contacto con el oxígeno que se encuentra en el ambiente se experimenta una reacción química en la que se deprende mucha energía (en forma de calor y luz) como resultado se tiene una llama, la reacción química que se produce es:

Parafina (C25H52) + O2 -------> CO2 + H2O

En la reacción química que se produce intervienen dos sustancias de partida, conocidos también como reactivos, la parafina, que corresponde a la parte sólida, en ocasiones también puede ser cera, y el oxígeno que está contenido en el aire, y se encuentra de forma gaseosa, y a partir de estos se obtienen dos sustancias totalmente diferentes que se encuentran en estado gaseoso, correspondiente a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), son los productos. Al observar las paredes del tarro metálico se puede ver pequeñas gotitas de agua, o se puede empañar, este proceso se conoce como condensación y ocurre cuando el agua que se presenta en forma de vapor, toca la superficie del tarro en el que se encuentra la vela.

En la reacción se consume un gas, el oxigeno que forma parte del aire, formándose el dióxido de carbono producido es más pequeño que el que se consume3.

[En línea]: <<http://centros5.pntic. mec. Es/iesvictoria.kent/Rincon-C/Practica /PR-13/PR-13.htm>>

[En línea] <<http://platea.pntic.mec. es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_v/actividades/reacciones_2_sol.htm>>

Como resultado se obtiene en el interior del tarro el volumen final de gas es menor que el inicial. Por esta razón se disminuye la presión interior, por ello, sube el agua, de tal forma que la presión interior, sea igual a la exterior.

Es posible visualizar los procesos de combustión, como la mezcla de un combustible con aire, para formar los productos de la combustión. Con frecuencia estos procesos se efectúan a presión constate, ya sea en un sistema cerrado o abierto.

La conservación de la energía, se expresa mediante la siguiente fórmula:

Q_c=∑▒〖m_3 h_(3-) m_2 h_2-m_1 h_1 〗

Qc es el calor desprendido en el proceso de combustión, se conoce como calor de combustión. Por lo general hay más de un producto de combustión, la entalpía de los productos, se indican como la suma de los productos de combustión. Con frecuencia el calor de combustión se determina con un mol de un combustible, por lo tanto la ecuación se puede describir así:

q_c= ∑▒〖N_3 h_3-h_1 〖-N〗_2 h_2 〗

Donde ∑N3h3 es la suma de los productos, para un mol de combustible. Las entalpias h1, h2, h3, son las entalpías de combustión y se basan en un mol de la sustancia.

El calor de combustión suele determinarse con los procesos donde el combustible está a presión y a temperatura normal, 298K y 101 kPa. Si también suponemos que los productos de combustión están a presión y a temperatura normales, el calor de combustión se le llama poder calorífico del combustible, en los procesos reales de combustión, los productos normales están a temperatura alta, por lo que el calor de combustión Qc o qc, podría representar una transferencia potencial de calor, si se enfría los productos a la salida, a la temperatura normal. Los valores de entalpía en las ecuaciones se pueden igualar a los calores de formación.

Figura 1. Esquema general de un proceso de combustión

KURT C. Rolle. Termodinámica, sexta edición, Pearson Prentice Hall, México 2001, Página 499.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Materiales: Para la presente práctica se emplearon:

1 tarro de lata, grande con tapa y agujeros en la parte superior

1 tarro de lata pequeño

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