Identificando un metal usando su calor especifico (Calorimetría)

Identificando un metal usando su calor especifico (Calorimetría)

1. Extracto
2. Introducción  
3. Procedimiento Experimental
4. Resultados
5. Discusión de resultados
6. Conclusión
7. Referencias

1. Extracto

El propósito de este experimento fue el de encontrar el calor especifico de un metal desconocido por medio de la técnica de calorimetría; ya hecho esto determinar cuál era el metal desconocido comprando el valor experimental con los valores teóricos de la tabla de calor específico de varios metales. Se utilizó un calorímetro de vasos de poli estireno con dos orificios en su tapa, uno para el termómetro y otro para el agitador de vidrio. Es importante destacar varios errores experimentales que es muy probable hayan influenciado en el resultado final del experimento; el primero y más importante fue una mala toma de medidas de temperatura al momento de vertir el metal caliente en el calorímetro, y los otros, no se tomó en consideración el calor absorbido por el termómetro y agitador de vidrio dentro del calorímetro. Dicho esto, se finalizó la conclusión de que el metal utilizado lo fue Cinc, y se determinó un calor especifico de  con un 56.6% de error en comparación con el valor real de Cinc 0.389J/·°C.[pic 1]

1. Introducción

El calor especifico ( c ) de una sustancia es la cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de sustancia para elevar su temperatura en un grado.^[1] El mismo se mide en unidades de J/g·°C, donde J son Julios y g·°C gramos por grados Celsius. En este experimento el propósito fue el de determinar el calor especifico de una sustancia desconocida y a base de esto identificar cuál era la sustancia, todo esto mediante la técnica de calorimetría. Calorimetría es el proceso de medir el calor (liberado o absorbido) en una reacción química o cambio de estado utilizando un instrumento llamado calorímetro. En este caso se utilizó un calorímetro de vaso con un sensor de temperatura y un agitador de vidrio, bajo condiciones de presión constante.

Siguiendo las medidas de temperatura que reflejó el calorímetro se determinó el cambio en temperatura (ΔT = T final – T inicial) del agua y del metal desconocido respectivamente. Estos datos fueron necesarios para calcular el calor específico mediante la siguiente formula , y despejando para ; donde m es la masa, c el calor específico y ΔT el cambio en temperatura. [pic 2][pic 3]

1. Procedimiento experimental

Parte A: Determinación de la capacidad calorífica de la muestra

A.1) Preparación del metal

1. Se pesó una muestra de 14.81±0.01g del metal asignado que fue transferida a un tubo de ignición y tapada con algodón.

2. Sujetando el tubo de ignición con una grapa se sumergió en un vaso con 400mL de agua. El nivel del agua cubriendo la muestra metálica.

3. Se calentó a ebullición el agua y se mantuvo el tubo sumergido por diez minutos para alcanzar el equilibrio térmico con el agua. La temperatura del baño (Ti metal) fue 91°C.

A.2) Preparación del agua en el calorímetro

Se obtuvieron dos vasos de poli estireno, una tapa, un agitador de vidrio y una calculadora con sensor de temperatura. Se colocó un vaso dentro del otro y se pesaron (3.96±0.01g), luego se añadieron 98.74±0.01g de agua para un total de 102.70±0.01g. Se colocó el agitador y termómetro a través de la tapa y se esperaron unos diez minutos para que el agua alcanzara su equilibrio térmico.

A3) Programación de la Calculadora para obtener la data

El instructor de laboratorio programo la calculadora siguiendo las normas del Apéndice  A del manual de laboratorio.

A.4) Determinación de la Temperatura Inicial del Metal y del Agua

Una vez se alcanzó el equilibrio térmico en el baño de agua con el tubo de metal se determinó una temperatura inicial de 91°C, mientras que en el calorímetro vacío una temperatura de 23.12°C.

A.5) Transferencia del metal caliente al agua en el calorímetro y colección de datos

Se retiró el tubo de ignición del baño de agua y rápida, pero cuidadosamente se vertió la muestra de metal en el calorímetro. Se tapó el vaso y se agito suavemente. Se colectaron los datos de temperatura como función del tiempo a intervalos de 5 segundos por el primer minuto y cada 15 segundos por los próximos 5 minutos desde que se vertió el metal.

A.6) Construcción e Interpretación de la gráfica

Se construyó una gráfica para expresar la temperatura como función de tiempo donde se añadieron los valores obtenidos de las lecturas del calorímetro. Se trazó una línea de tendencia para el enfriamiento y una línea perpendicular en el punto donde se añadió el metal; el punto donde se intersecan estas líneas es la temperatura máxima.

1. Datos experimentales

Tabla 1. Datos necesarios para calcular el calor especifico de un mental

Tabla 2. Temperatura inicial del agua

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