Fisicoquimica Ambiental

FISICOQUIMICA AMBIENTAL

TC-3

Grupo: 358115 _ 28

Director del Curso

Jairo Granados

Gloricet Sanabria

Código:

Ingeniería Ambiental

Acacias Meta

José Jaiver Poveda

Código: 93344147

Ingeniería Ambiental

Cead. J, A, G

Alexandra Aguirre Avilés

Código: 1003465757

Ingeniería Ambiental

Acacias Meta

Adriana Alejandra Gutiérrez Murcia

Código: 1007194139

Ingeniería Ambiental

Cead Pitalito

Bogotá Noviembre 23 / 2014

Ejercicios.

En un experimento, se mezclaron 200mL de agua destilada a temperatura de :T1=80°C, con 200mL de una muestra de agua residual que se encontraba almacenada en un Vaso Dewar a una temperatura T0 de 21°C; después de agitar durante 10 min, se observó que la temperatura de equilibrio (Teq) fue de 47°C. Teniendo en cuenta que la masa del calorímetro (mc) es: 675 g y su calor específico es (Cc): 2,1 cal /g. °C.

Datos experimentales:

Datos Calorimetría Mc = 675 g Cc = 2,1 cal / g.°C

Agua Destilada V_1=200 mL

Teq = 47°C.

Agua Residual

T_0=21 ° C

Calcular:

Las Densidades de las muestras de agua a las respectivas temperaturas, (expresarlas con 4 cifras decimales)

Tenemos que:

Para T0 21°C

d=(30,0658-7,48*〖10〗^(-3) *21)/30=0,9969 g/ml

Para T1 80°C

d=(30,0658-7,48*〖10〗^(-3) *80)/30=0,9822 g/ml

Masas de Agua Utilizadas:

d=m/V →m=V ×d

Masa de agua residual.

m_1=0,9969 g/ml*200 ml=199,38 g

Masa agua destilada.

m_2=0,9822 g/ml*200ml=196,44 g

1.2 La cantidad de calor (en Kcal, KJ y BTU), que ganó ó absorbió el sistema calorímetro + agua

Q_sn= -(m_c*C_C (T_eq-T_0)+m_H2O*C_H2O (T_eq-T_1)

Reemplazando:

Q_sn= -(675 g*2.1 cal/(g°C) (47-21)°C+196.44 g*1cal/(g°C) (47-80)°C)

Q_sn= -30372.480 cal

Q_sn=-30372.480 cal*(1 Kcal)/(1000 cal)=-30.3725 Kcal

Q_sn= -30372.480 cal*(4.18 J)/(1 cal)=-126956.966 J*(1 KJ)/(1000 J1)=-126.9569 KJ

Q_sn= -30372.480 cal*(1 BTU)/(252 cal)=-120.5257 BTU

1.3 La Capacidad Calorífica de la muestra (Cm) del agua residual, en Cal /g.°C y KJ /Kg.K

Recordar: 1 cal=4,18J; 1BTU=252 cal; °K = °C + 273

Con base en la ecuación de balance de calor:

Tenemos:

m_c C_c (T_eq-T_0 )+ m_1 C_m (T_eq-T_0 )= -m_2 C_H2O (T_eq-T_1)

m_1=masa agua residual= 199.38 g

m_2=masa agua destilada= 196.44 g

675 g*2.1 cal/(g°C) (47-21)°C+ 199.38 gC_m (47-21)°C= -196.44g .1cal/(g°C) (47-80)°C

675 g*2.1 cal/(g°C) (26)°C+ 199.38 gC_m (26)°C= -196.44g .1cal/(g°C) (-33)°C

36855 cal+ 199.38 gC_m (26)°C=6482.52 cal

Despejamos

C_m=(6482.52 cal-36855 cal)/(199.38 g .26°C)=(-30372.48 cal)/(5183.88 g°C)= -5.8590 cal/(g°C)

C_m=-5.8590 cal/(g°C)*(4.1868 KJ/(Kg°K))/(1 cal/(g°C))= -24.5306 KJ/(Kg°K)

2. Se realizó un análisis fisicoquímico de dos muestras de suelo en el laboratorio, encontrándose los valores que muestra la tabla 1:

Tabla 1: Resultados hallados en el análisis fisicoquímico de suelos

Tipo de muestras Humedad (%) pH Ep ( mV) dr (g/cm3) CIC(meq/kg)

SFQ 39,45 5,78 150 2,68 13,58

SFO 46,34 6,89 35 2,31 18,35

SFQ: Suelo con fertilización Química

SFO: Suelo con fertilización orgánica

Ep: Energía potencial eléctrica

mV: milivoltios

dr: densidad real

CIC: Capacidad de intercambio catiónico (meq cationes/Kg suelo)

Tabla 2: Técnicas analíticas utilizadas en el análisis fisicoquímico de suelos

Variable analizada Técnica analítica utilizada

Humedad (%) Secado en horno a 105°C por 24 horas pH

Ph Potenciometría con electrodo de vidrio

Ep ( mV) Potenciometría con electrodo de vidrio

dr (g/cm3) Picnómetro

CIC(meq/kg) Extracción con acetato de amonio 1N y titulación volumétrica con NaOH 0,1 N

Teniendo en cuenta las 5 preguntas centrales descritas a continuación, elaborar un diagrama UVE heurístico que tenga como finalidad interpretar analíticamente los resultados encontrados en la tabla 1:

FUNDAMENTO PREGUNTAS METODOLOGIA

2.1 ¿Cómo se clasifican las muestras de suelo en virtud de su pH y capacidad de intercambio catiónico? ¿Qué indican estos resultados?

Suelo en virtud de su pH

Muy ácido: pH. < 5,5

Ácido: 5,6< pH. < 6,5

Neutro: 6,6 > pH < 7,5

Básico o ligeramente alcalino: 7,6 > pH > 8,5

Muy alcalino: pH > .8, 6

CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICO

La Capacidad de intercambio catiónico (CIC) es la medida de la cantidad de cationes que pueden ser absorbidos o retenidos por un suelo.

Estos suelos tienen cantidades variables y diferentes clases de arcilla y materia orgánica, de modo que la capacidad de intercambio catiónico (CIC) total varía considerablemente. La materia orgánica tiene una capacidad de intercambio catiónico alta, por lo que los suelos con un alto contenido de materia orgánica presentan por lo general una Capacidad de intercambio catiónico mayor que la de los suelos con un bajo contenido de materia orgánica.

Si hablamos de plantas los cationes revisten mayor importancia, es decir el calcio (Ca++), magnesio (Mg++), potasio (K+), amonio (NH4+), sodio (Na+) e hidrógeno (H+).

Según la clasificación de las muestras su pH se clasifican como acida neutra o alcalina y en los datos suministrados se tiene que para SFQ= 5,78 es moderadamente ácido, mientras que para SFO = 6,89 su PH es neutro.

Según la clasificación de los suelos en virtud de su capacidad de intercambio catiónico se mide según sus meq/100g de muestra de suelo, y en los datos suministrados se tiene 13,58 meq/1000g, para el SFQ al realizar la conversión se dice que la Capacidad de intercambio catiónico es 1,358meq/100 y para SFO es18, 35 meq/1000g su conversión es 1,850 meq/100 esto significa que estos suelos presentan muy baja Capacidad de intercambio catiónico.

Según los resultados del pH se dice que estos suelos son poco fértiles

...