Entalpia De Combustion Upiicsa

PRACTICA 3. ENTALPIA DE COMBUSTIÓN

OBJETIVOS:

El alumno determinara el calor de combustión a volumen constante de sustancias sólidas, aplicando el método calorímetro.

El alumno calculara el calor de combustión a presión constante, mediante la corrección del calor a reacciones a volumen constante.

MARCO TEORICO.

A través de la primera ley de la termodinámica, es posible relacionar el calor a presión constante

y a volumen constante. En esta práctica, aplicamos la primera ley a una reacción de combustión,

donde a través de un calorímetro se determina su entalpía. Así, la termoquímica, que es una

expresión de la primera ley, tiene aplicaciones en diferentes ámbitos, y desde la perspectiva del

ingeniero industrial, constituye una importante herramienta para determinar requerimientos de

combustible, así como de la energía requerida para el funcionamiento de diferentes mecanismos,

dispositivos y máquinas.

CALOR DE REACCIÓN.

El calor de reacción, Qr se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio de entalpía del sistema, ΔH r.

Qr = ΔHr

Los calores de reacción se calculan a partir de los calores de formación

Los calores de formación se calculan experimentalmente, pero puede ocurrir que en la práctica no podamos llevar a cabo la formación de un producto. En estos casos se hace uso de los calores de combustión.

El calor de formación es el calor necesario para formar un producto a partir de sus componentes.

CALOR DE COMBUSTIÓN.

El calor de combustión es la energía liberada en forma de calor cuando un compuesto se somete a combustión completa con el oxígeno bajo condiciones estándar. La reacción química es típicamente un hidrocarburo reaccionar con el oxígeno para formar dióxido de carbono, agua y calor. Puede expresarse con las cantidades:

energía/mol de combustible

energía/masa de combustible

energía/volumen de combustible

El calor de combustión se mide convencionalmente con un calorímetro de bomba. También se puede calcular como la diferencia entre el calor de formación de los productos y reactivos.

Valor calorífico

El valor de calentamiento de una sustancia, generalmente un combustible o alimentos, es la cantidad de calor liberado durante la combustión de una cantidad especificada de ella. El valor de la energía es una característica de cada sustancia. Se mide en unidades de energía por unidad de la sustancia, por lo general medios, tales como: kJ/kg, kJ/mol, kcal/kg, Btu/libra. Valor de calentamiento se determina comúnmente mediante el uso de un calorímetro de bomba.

Calorífico conversiones de unidades:

kcal/kg = MJ/kg * 238,846

Btu/lb = MJ/kg * 429.923

Btu/lb = 1,8 kcal *

El calor de combustión de los combustibles se expresa como el HHV, LHV, o GHV.

LEY DE HESS.

La ley de Hess se utiliza para deducir el cambio de entalpía en una reacción ΔHr, si se puede escribir esta reacción como un paso intermedio de una reacción más compleja, siempre que se conozcan los cambios de entalpía de la reacción global y de otros pasos.2 En este procedimiento, la suma de ecuaciones químicas parciales lleva a la ecuación de la reacción global. Si la energía se incluye para cada ecuación y es sumada, el resultado será la energía para la ecuación global. Este procedimiento se apoya en que ya han sido tabuladas los calores de reacción para un gran número de reacciones, incluyendo la formación a partir de sus elementos constituyentes de buena parte de las sustancias químicas conocidas.1 Un caso relevante de este tipo de aplicación es el llamado ciclo de Born-Haber.

MATERIAL UTILIZADO.

1 Bomba Calorimétrica tipo Phywe completa

1 Bureta de 25 mL montada en un soporte

1 Matraz Erlenmeyer de 100 mL

1 Pipeta Graduada de 1 mL

1 Balanza electrónica

1 Espátula

1 Vidrio de reloj

1 Probeta de 500 mL

10 a 12 cm de alambre fusible de níquel

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

Arme el equipo como indica el manual

Agregue 40 mL de agua destilada (a temperatura ambiente), en el vaso de 100 mL del calorímetro, medidos con la probeta.

Observe la temperatura hasta que permanezca constante

Elaborar la pastilla agregando 0.1 g a la pastilladora, oprimir y colocar el alambre, agregar los 0.1 g restantes y presionar con la pastilladora hasta obtener la pastilla con el alambre dejado dos puntos libres para insertar en las terminales internas de la tapa de la bomba

Verifique que la bomba calorimétrica (cilindro de acero inoxidable) esté limpia y seca

Agregar 0.5 mL destilada en el cuerpo de la bomba

Cierre la bomba calorimétrica ajustando con la brida e inserte la manguera de suministro de oxígeno.

Antes de llenar la bomba con oxígeno en exceso observe que la válvula de entrada está totalmente abierta (si es necesario, gire la pequeña perilla negra hasta ver el tornillo). También observe que las válvulas del tanque y del manómetro estén cerradas.

La válvula del manómetro tiene una perilla negra cuya posición debe ser en la parte inferior cuando está cerrada.

Abra la válvula del tanque y luego gire lentamente hacia arriba la perilla negra del manómetro de tal forma que suministre oxígeno a 7 bar

Una vez que perciba la entrada de oxígeno, cierre la válvula de la bomba, girando la perilla pequeña de tal forma que se reduzca la longitud del tornillo.

Cierre la válvula del tanque

Retire con precaución la manguera de suministro de oxígeno, deslizando hacia delante el anillo metálico

Libere el excedente de oxigeno de la manguera y cierre la válvula del manómetro, girando la perilla hacia abajo

Coloque la bomba en el interior del recipiente con agua e introduzca el sensor o la sonda para registro de la temperatura.

Anote el dato de temperatura inicial cuando este se haya estabilizado

Conecte los cables a las terminales eléctricas de la bomba y el sistema de ignición

Conecte y encienda la unidad de suministro de energía eléctrica

Active la reacción de combustión por ignición con un voltaje de 15 voltios con la llave del interruptor

Separe la llave del interruptor y desconecte

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