Capacidad calorífica y calor neutralización

Practica 2

“Capacidad calorífica y calor neutralización”

Resumen

En esta práctica determinaremos de manera experimental el calor que se pierde o gana al alcanzar el equilibrio térmico o bien, generarlo mediante una reacción química. En el primer experimento determinaremos la cantidad de calor que se transfiere a partir del cambio de temperatura del agua, que después de estar a temperatura ambiente, se le adiciona más líquido a una temperatura elevada. En es segundo experimento, a partir de una reacción química veremos el cambio de temperatura y de igual manera, calcularemos la traducción a calor. Éste último se hace combinando acido clorhídrico y Cloruro de Sodio, formando sal y agua y desprendiendo calor. Los dos experimentos bajo un ambiente controlado y aislado térmicamente.

La capacidad calorífica de un cuerpo es razón de la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo en un proceso cualquiera por su cambio de temperatura correspondiente. En una forma menos formal es la energía necesaria para aumentar su temperatura. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo para almacenar calor y es la razón de la capacidad calorífica entre la masa del objeto. El calor específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorífica

Objetivos

El alumno determinara la capacidad calorífica de un calorímetro.

El alumno determinara experimentalmente la entalpia molar de reacción para un par ácido fuerte-base fuerte (calor de reacción de neutralización a presión constante).

Introducción Teórica

Es frecuente que cuando se habla de termoquímica, se tenga la idea de temperatura o de calor relacionados con la Química, o incluso se pueden manejar ambos términos indistintamente, sin embargo, es conveniente evitar confusiones posibles, por lo que se establece como Temperatura, aquella magnitud que mide el nivel calorífico de una sustancia, siendo sus unidades los grados Celsius, los Fahrenheit, los Kelvin y los Rankine. Al hablar de calor nos referimos a una de las manifestaciones de la energía electromagnética, que dependerá del número de partículas que tenga una sustancia o un cuerpo y la energía cinética promedio de estas. Es posible calcular la cantidad de calor que absorbe o libera un cuerpo o una sustancia ante una variación de temperatura, mediante la utilización de la siguiente ecuación:

Q = (m) (Ce) ( T) en donde:

Q = calor ganado o cedido [cal], [Kcal], [BTU]

M = Masa [gr], [Kg], [lb]

Ce = calor especifico [Cal / g ºC], [BTU / lb ºF]

 T = T2 – T1 en ºC o en ºF que es conocido también como variación o gradiente de temperatura y debe calcularse por la diferencia de las condiciones finales, menos las iniciales. Para estudiar las variaciones energéticas de un sistema, se utiliza la Termodinámica. Los cambios energéticos se determinan mediante 3 principios que regulan la interconversion de las diferentes formas de energía en los fenómenos físicos y químicos.

La tercera ley de la termodinámica se refiere a las entropías absolutas y se puede comprender recordando que al aumentar la temperatura de cualquier sustancia, aumenta el movimiento de sus partículas, considerando un sólido, al aumentar su temperatura, aumenta su entropía y así ante la temperatura del cero absoluto, esta ley establece que la entropía de un sólido cristalino perfecto, se considera que es de cero, ya que su orden seria perfecto.

Es frecuente la participación del calor en los fenómenos fisicos y químicos, y asi, todas las sustancias defieren en la cantidad de calor necesaria para elevar su temperatura en un grado centígrado. Esto se conoce como capacidad calorífica:

Cc = Q / T = cal / ºC

Si se desea obtener una cantidad que sea característica de cada sustancia, se establece el calor especifico como la capacidad calorífica por unidad de masa.

Ce = Cc / m = Q / mT = cal / g ºC

Por lo anterior, la capacidad calorífica especifica se establece como el calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de una sustancia, en un grado centígrado. En el caso de un cambio químico, el calor involucrado en un reacción química dependerá de las sustancias que intervienen, y se conoce como calor de reacción. Cuando este calor es negativo, la reacción es exotérmica y si el calor es positivo, la reacción es endotérmica. Es posible calcular esta cantidad de calor recordando que :

H = E + W

E = Q – W

Sustituyendo 2 en 1

H = Q – W + W

 H = Qp = (m) (Ce) (T2 – T1)

En donde:

H = variacion de entalpia

Qp = calor ganado o cedido

M = masa

Ce= calor especifico

T2 y T1 = temperatura inicial y final

 se emplea para indicar variación, incremento o disminución de la variable que acompaña, de modo que para la entalpía se tendrá:

H reacción =  Hºf productos -  Hºf reactivos

 HR =  Hºf p -  Hºf r

De acuerdo con lo anterior, es posible calcular el calor que se absorbe o que se libera al realizarse una reacción química, considerando la primer ley de la termoquímica.

Material utilizado

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