Calor de combustión

CALOR DE COMBUSTIÓN

GRUPO 2

Cruz, Karen1. Guztin, Johan2. Rojas, Santiago3. 

1 karens.cruzm@utadeo.edu.co, 2johans.guztinc@utadeo.edu.co,3santiago.rojasb@utadeo.edu.co. 

Resumen

Existen distintos métodos para medir y calcular el calor de combustión, en este caso se usó un calorímetro “IKA® Calorimeter System C 2000”, el cual funciona con una bomba calorimétrica isoperibólica. Se tomó una muestra de leche en polvo que se ingresó a la bomba y luego al calorímetro, después de llenarse con la cantidad de oxígeno preciso, el calorímetro inició con la combustión controlada de la muestra, registrando continuamente la variación de temperatura en el sistema durante la reacción. En el informe se explicará puntualmente que sucedió en el calorímetro y se comparará con resultados de literatura obteniendo un porcentaje de error y definiendo que tan eficiente es el calorímetro utilizado usando la siguiente fórmula:  Donde Q es el calor de combustión, m es la masa de la muestra, c es la capacidad calorífica del calorímetro y delta de T es el cambio de temperatura.[pic 1]

Muestra de cálculo

1. A continuación, la ecuación para calcular el calor de combustión (Q) es:

 (1)[pic 2]

Donde Q es el calor de combustión, m es la masa, c es la capacidad calorífica del calorímetro y delta de T es la diferencia de temperaturas en el sistema.

Y con los datos experimentales el resultado es:

[pic 3]

[pic 4]

1. La fórmula para calcular el porcentaje de error es:

      (2)[pic 5]

Y con los datos experimentales el resultado es:

[pic 6]

Resultados y discusión

El calorímetro cuenta con un tanque de agua, y un tanque de oxígeno el cual será el oxidante, además tiene unos agitadores para poder mantener la temperatura constante, por otra parte, cuenta con una bomba, que está conformada por un electrodo y un alambre de ignición y es donde va el crisol con una pequeña muestra junto al hilo de ignición, en nuestro caso se usó un crisol metálico y un hilo de algodón. Por último, se debe conectar la bomba al calorímetro por medio de una parte eléctrica que generará la chispa para realizar la combustión de la muestra.

El calor de combustión calculado de la leche en polvo fue en la primera prueba 22889J/g y en la segunda 23225J/g dando un promedio de 23057J/g (imagen 3, Imagen 4), sin embargo, el calor de combustión de la leche en polvo según literatura es de 16700J/g [1] dando como resultado un porcentaje de error del 38.06%, un error muy elevado para esta práctica, sin embargo, el calorímetro “IKA® Calorimeter System C 2000” tuvo un funcionamiento eficiente, demostrando la combustión de manera notoria con un delta de temperatura muy notorio aproximadamente en el minuto 10 de la medición 1 y 2 (Imagen 1, Imagen 2).

El porcentaje de error se pudo haber dado por varios factores, primordialmente los crisoles usados. Para obtener unos resultados adecuados debemos tener unos crisoles en estado inédito [2], los crisoles usados tenían protuberancias en el fondo producto de combustiones en experimentos anteriores, causando así que al finalizar la combustión quedaran partículas de la muestra a analizar y la esta no reaccione por completo (Imagen 5). Otro factor fue la pérdida de masa de nuestra la sustancia a analizar, en el momento de utilizar herramientas para cubrir el hilo de ignición con la muestra de la leche en polvo, queda material particulado de la misma en las herramientas de laboratorio afectando así la masa inicial tomada en la balanza analítica.

Los crisoles pueden fabricarse con diversos materiales, con ventajas y desventajas en la resistencia química, todo depende de la práctica y de la sustancia que sea combustible [3]. En nuestro caso se usaron crisoles de acero inoxidable, que, al usarse ya varias veces, se tornaban con corrosión y esto afectó mucho. Existen otros materiales como por ejemplo el aluminio, que a diferencia del acero prioriza la eficiencia y la resistencia a la corrosión, siendo un material más viable para estos experimentos, aunque existen otros materiales que son específicos para practicas menos industriales y más experimentales donde se prioriza la exactitud, para estos casos existe un material como el cuarzo, donde hay una gran resistencia térmica y química, permitiendo un resultado más exacto gracias a las cualidades del cuarzo y su trasparencia óptica [4].

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