Informe de calorimetria

Resumen

El objetivo de la práctica fue medir la constante específica de un calorímetro, el cual fue construido de forma simple, compuesto por una lata de cerveza y un vaso de icopor con tapa, que tenía la función de aislar el calor del sistema del de los alrededores. Para medir que tan efectivo era el calorímetro se procedió a calentar agua destilada a varias temperaturas específicas para determinar que tanto calor era conservado por el calorímetro además se calentó trozo de cinc como segundo método.

Introducción

El calorímetro es un instrumento que se utiliza para medir la cantidad de calor que se absorbe o que se libera en un determinado proceso, ya sea físico o químico. Esencialmente consta de un recipiente aislado térmicamente del medio externo con el fin de evitar la absorción o fuga del calor. Un calorímetro sencillo puede ser elaborado de la siguiente manera: El recipiente interior debe ser de un material que absorba poco calor, tal como una lámina delgada de aluminio, cobre y una capa aislante como un vaso de icopor. Este tipo de calorímetros sirven para medir el calor de reacción a presión constante, qp en soluciones acuosas.

La capacidad calorífica es la cantidad de energía calorífica que se requiere para aumentar en un grado Celsius la temperatura de una cantidad definida de una sustancia. El calor específico equivale a la capacidad calorífica por gramo por grado centígrado ó Kelvin. La capacidad calorífica molar es el calor necesario para aumentar en un grado la temperatura de un mol de una sustancia. En general la cantidad de calor aplicada a un sistema cuando existe cambio en la temperatura se puede calcular por la expresión: Q = mCΔT

Donde Q es la cantidad de calor que debe aplicarse a una masa m de capacidad calorífica C (cal ó Joul) para cambiar su temperatura en un ΔT en ºC ó K.

Objetivos:

• Construir un calorímetro
• Determinar la constante específica del calorímetro construido

Resultados

A partir de 100mL de agua destilada que se calentaron a temperaturas de 30ºC, 50ºC y 70ºC  que posteriormente se transvasaban al calorímetro (Figura 1) y después se agitaba por dos minutos se obtenían nuevas temperaturas debido a la perdida de calor por parte del agua hacia en calorímetro y los alrededores  de esta forma es posible hallar la constante específica del calorímetro, los cuales se observan en la (Tabla 2).

Para la segunda parte de la práctica fue usada una barra de zinc cuyo calor específico es 390 J/(K·kg) la cual se sumergió en agua a temperatura de ebullición (96ºC) por tres minutos y seguidamente se pasó al interior del calorímetro el cual contenía 100mL de agua destilada a temperatura ambiente (24ºC) y se registraron los datos de los cambios de temperatura observados en el agua. Ver (Tabla 3).

Análisis de Resultados

En un principio se observa que en la primera parte de la practica al transvasar los 100mL de agua destilada a las temperaturas de 30ºC, 50ºC y 70ºC y agitarlos en el calorímetro sellado la perdida de calor del agua en grados Celsius tuvo cierta constancia la cual es la que se espera encontrar del calorímetro,  aún cuando a una temperatura más alta, la evaporación del volumen del agua es mayor y además se ve afectado en mayor proporción con respecto a la temperatura de los alrededores la cual es mucho menor y en el momento de transvasar el volumen de agua afecta ya que se produce una cierta pérdida de calor.

Sobre la perdida de calor que se produce en el momento en que se transvasan los 100mL de agua a las temperaturas correspondientes se ha concluido que no pudo haber sido muy influyente puesto que al transvasar se juntaron el vaso de precipitados con los 100mL de agua destilada y la parte interior del calorímetro (lata de cerveza) lo más cerca posible para que al verter el volumen de agua en el momento de caída a la parte interior del calorímetro estuviese lo menos expuesta posible al aire ya que bajaría la temperatura y produciría errores en los cálculos de la constante específica del calorímetro.

Puesto que el calorímetro construido para la práctica es improvisado y los materiales para construirlo no fueron los mejores es de esperarse que exista una considerable pérdida de calor hacia los alrededores, aún así el icopor (poliestireno expandido)Ver Figura 2 es un buen aislante en comparación con otros materiales más costosos y más difíciles de manejar, su coeficiente de conductividad de 0,034 a 0,045 W/(m·K), que depende de la densidad (por regla general, a mayor densidad menor coeficiente de conductividad), el mejor aislante térmico es el vacio, ya que para que exista conductividad térmica debe haber otra sustancia lo cual lo hace el aislante ideal. En cuanto al interior del calorímetro una lata de cerveza es una buena opción ya que tiene un grosor mínimo el cual absorbe una menor cantidad de calor.

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