SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

SITUACIÓN PROBLEMÁTICA

Para preparar muchos alimentos es necesario primero hervir una cierta cantidad de agua, al realizar este paso observaremos como mientras va aumentando la temperatura del agua encontrada en el recipiente emana calor ya que si se pone al fuego un recipiente, el líquido de la parte inferior se calienta primero, su densidad disminuye y sube, desplazando al más frío, que baja a calentarse.

Todos los procesos físicos y químicos están acompañados por emisiones de energía, la cual se define como la facultad o habilidad que posee un sistema para producir un trabajo o calor. La energía se encuentra en múltiples formas, en los propios flujos de calor y trabajo, o bien, reservada en diferentes acumuladores de energía, como la energía química contenida en un combustible, la nuclear contenida en la materia, entre otras. Esto se debe a que la energía no se crea ni se destruye sino que se transforma por lo cual conviene entender y demostrar cómo llevar el balance de transferencias de energía de un cuerpo a otro. Ya que no se puede ver, tocar, oler o pesar, es decir, no es tangible pero es cuantificable por el diferencial que existe cuando ella es transferida o variada.

PROBLEMA

¿Habrá una diferencia amplia entre la temperatura final del calor molar por neutralización entre la vía directa y la indirecta?

VARIABLES

Independiente: Calor molar.

Dependiente: Variación de temperatura.

Controladas: Tiempo, concentración de reactivos.

Interviniente: Pureza, presión constante.

HIPÓTESIS

¿Si una serie de reactivos (por ej. A y B) reaccionan para dar una serie de productos (por ej. C y D), la cantidad de calor involucrado (liberado o absorbido), es siempre la misma, independientemente de si la reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas; siempre y cuando, las condiciones de presión y temperatura de las diferentes etapas sean las mismas”. Entonces obtendremos en los dos sistemas el mismo calor molar de neutralización?

OBJETIVOS

General

 Determinar la variación de entalpía de una reacción de neutralización entre NaOH y HCl mediante el método calorimétrico a presión constante.

Específicos

1. Identificar las diferentes especies que absorben calor y las que desprenden.

2. Determinar el calor molar de neutralización por la vía directa e indirecta.

3. Hallar la constante calorimétrica del calor absorbido o liberado del calorímetro a presión constante.

CONCEPTOS BÁSICOS

Calorimetría: es la rama de la termodinámica que mide la cantidad de energía generada en un proceso de intercambio de calor. Gutiérrez y Ferrer (1992)

Caloría: es la cantidad de calor necesaria para aumentar un grado centígrado la temperatura de un gramo de agua a una presión estándar de una atmósfera. Gutiérrez y Ferrer (1992)

Calor: es la transferencia de energía entre la materia como resultado de las diferencias en las temperaturas. Gutiérrez y Ferrer (1992)

Entalpía: Es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno (Chica, 2.004).

De acuerdo con la Fundación Wikipedia (2.011), esta palabra proviene del prefijo en y del griego "enthalpos" (ενθαλπος) calentar, siendo una magnitud termodinámica, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o sea, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.

Matemáticamente:

H = U + pV

U = Energía interna

p = presión

V = Volumen

H = entalpía (medida en Julios)

Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpía (ΔH); matemáticamente:

ΔH = Hf – Hi

Entalpía de reacción: Es el calor absorbido o desprendido durante una reacción química, a presión constante (Chica, ob.cit.).

Entalpía de formación: Es el calor necesario para formar un mol de una sustancia, a presión constante y a partir de los elementos que la constituyen (Chica, ob. cit.).

Ley de Hess: Establece que la variación del calor en una reacción es la misma independiente del número de etapas. La ley de Hess se utiliza para predecir el cambio de entalpía en una reacción ΔHr (Fundación Wikipedia).

La ley de Hess dice que los cambios de entalpía son aditivos. ΔHneta = ΣΔHr. Tres reglas:

 Si la ecuación química es invertida, el signo de ΔH se invierte también.

 Si los coeficientes son multiplicados, multiplicar ΔH por el mismo factor.

 Si los coeficientes son divididos, dividir ΔH por el mismo divisor.

Reacción exotérmica: es la que produce un aumento de temperatura en un sistema aislado o hace que un sistema aislado ceda calor a los alrededores (Petrucci, 2003).

Reacción endotérmica: Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción química que absorbe energía. (Fundación Wikipedia).

Hidróxido de sodio: El hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido sódico, también conocido como sosa cáustica o soda cáustica, es un hidróxido cáustico usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Además es usado en la Industria Petrolera en la elaboración de Lodos de Perforación base Agua.

A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe humedad del aire (higroscópico). Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo.

...