INFORME FISICOQUIMICA - I Capacidad Calorifica de un calorimetro

LABORATORIO DE QUIMICOFISICA

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN CALORÍMETRO

1. OBJETIVOS

1. Objetivo General

• Determinar la capacidad calorífica del calorímetro. Por medio del manejo adecuando del calorímetro para obtener los datos más precisos posibles. Y así aprender el manejo de este artefacto y las ecuaciones necesarias para determinar lo planteado.

1. FUNDAMENTO TEORICO

1. Primera ley de la termodinámica  

La Primera Ley de la Termodinámica es la ley de conservación de la energía aplicada a los sistemas termodinámicos. Hay una analogía entre los sistemas termodinámicos y los sistemas mecánicos conservativos, para los cuales se cumple la ley de conservación de la energía (mecánica). En un sistema mecánico conservativo se distinguen dos tipos de energía: cinética y potencial, que se definen en términos de las velocidades y las posiciones de las partículas que integran el sistema. La energía mecánica es la suma de ambas, y se mantiene constante en ausencia de fuerzas exteriores que realicen trabajo sobre el sistema. Si hay fuerzas externas, el incremento de la energía mecánica es igual al trabajo realizado sobre el sistema por dichas fuerzas. La analogía consiste en imaginar que los sistemas termodinámicos reales son sistemas mecánicos conservativos cuyas partes (átomos, moléculas, etc.) son demasiado pequeñas como para ser percibidas. Se supone que si se toman en cuenta los movimientos a escala microscópica, la ley de conservación de la energía sigue valiendo, pero que las energías cinética y potencial asociadas con los movimientos puramente microscópicos se manifiestan en la escala macroscópica del experimento como calor. Luego, el calor es una forma de energía, y la energía (total) se conserva. (s.n, s.f)

1. Calorimetría  

“La calorimetría  consiste en la medición del calor que sale o entra de los cuerpos, así como en la determinación del calor específico de un cuerpo. Para ello se utiliza un calorímetro” (S.N, PDF). Dónde:

Consideramos dos cuerpos A y B a temperatura T1 y T2 suponemos que T1 es mayor que T2 Las moléculas del cuerpo caliente están muy excitadas y tienen una gran energía de vibración. Estas chocan con las vecinas más lentas del cuerpo frio y comparten con ellas algo de su energía de movimiento por tanto la energía o también conocido como movimiento térmico que se da del transmite de una molécula a la siguiente aunque cada molécula permanece en su posición original. (S.N, WEB)

O también se puede decir que la calorimetría se encarga de medir la cantidad de calor generado en ciertos procesos físicos o químicos. El aparato que se encarga de medir el calor de estos procesos es el calorímetro.

Este consta de un termómetro que está en contacto con el medio que está midiendo. Las paredes del calorímetro deben estar lo más aisladas posible ya que hay que evitar al máximo el intercambio de calor con el exterior. De lo contrario, las mediciones serán totalmente erróneas. (S.N, WEB)

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Figura 1. Calorímetro

1. Calor específico

“El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de la sustancia. Sus unidades son J/g* °C” (Chang, 2013). Esto indica la dificultad que presenta una sustancia para experimentar cambios, con la suministración de calor, además cabe agregar que no es lo mismo que la capacidad calorífica pero que ambos van muy de la mano.

1. Capacidad Calorífica

“La capacidad calorífica de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de determinada cantidad de la sustancia. Sus unidades son J/°C.” (Chang, 2013).

El calor específico es una propiedad intensiva, en tanto que la capacidad calorífica es una propiedad extensiva.

1. PROCEDIMIENTO

3.1. Materiales

• 1 vaso Dewar
• 1 termómetro digital
• 1 agitador de vidrio
• 1 jeringa de 10 ml
• 1 vaso de precipitados de 400 ml
• 1 hornilla eléctrica
• 1 probeta de 100 ml

3.2. Reactivos

• Agua destilada  H₂O

3.3. Procedimiento

1. Transferir 150 ml de agua destilada a temperatura ambiente al vaso Dewar. Medir y anotar la temperatura de este como Tf.
2. Calentar agua hasta el punto de ebullición en el vaso de precipitados. Medir y anotar la temperatura de este como Tc. Transferir 10 ml de esta agua caliente al vaso Dewar.
3. Agitar el calorímetro con ayuda de la varilla ya provista por el vaso Dewar para lograr una mezcla homogénea del agua, medir la temperatura final de la mezcla y anotarla como Tm.
4. Repetir el experimento al menos 2 veces más y comparar los resultados en tablas.

1. DATOS

TABLA 1. DATOS EXPERIMENTALES

En la tabla se muestran los datos de temperatura en grados centígrados y  los volúmenes utilizados de agua en [ml]

Capacidad calorífica del agua = 1 cal / g °C

1. CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Masa del agua

Por tablas predeterminadas sabemos que:

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