TEMA 3. BALANCE DE ENERGIA

TEMA 3. BALANCE DE ENERGIA

Práctica c. INTERCAMBIO DE CALOR

Introducción.

El balance de masa o de energía, también conocido como balance de materia es la transferencia o intercambio que se produce en mezclas que contienen diferentes concentraciones.

Por ejemplo, cuando se deposita una gota de tinta en un recipiente con agua, el proceso de transferencia de materia es el responsable del movimiento de las moléculas de tinta a través del agua hasta alcanzar el equilibrio y conseguir una concentración uniforme. Lo anterior conocido como balance de masas, ya que se establece que la suma de las cantidades o concentraciones de todas las especies que contienen un átomo particular (o grupo de átomos) debe ser igual a la cantidad de ese átomo (o grupo de átomos) introducidos en el sistema. El balance de masa es una expresión que se refiere realmente a la conservación de los átomos, no de la materia propiamente dicha.

Po lo anterior, se hace necesario establecer ciertos procedimientos que nos permitan identificar como se presenta el alance de masas de acuerdo a los ejercicios específicos para el desarrollo de laboratorio.

Objetivos: general y específicos.

1. Definir el concepto y tipos básicos de Intercambio de calor, además de estudiar los cambios que ocurren en procesos con consumo o generación de energía.

• Realizar los balances de energía de acuerdo a los procedimientos propuestos en la guía de actividades.

• Verificar la ley de la conservación de la energía, además de establecer la discusión de los resultados de laboratorio.

Marco teórico o de referencia.

El sodio es un nutriente esencial e importante para el ser humano, este se obtiene principalmente de la sal. Sus funciones en el organismo es regular la presión osmótica dentro de la célula, el transporte de iones a través de la membrana celular, regula la presión sanguínea, participa en la transmisión de impulsos nerviosos, pero el sodio se pierde en el sudor y en otros fluidos biológicos. En alimentos la sal se usa como conservador ya que inhibe el crecimiento de bacterias, aditivo para el control de la fermentación, en veterinaria, una solución saturada de cloruro de sodio tibia es usada para provocar el vómito.  

El cloruro de sodio de fórmula NaCl, conocido también como sal común, tiene proporciones iguales de los 2 elementos y es muy soluble en agua. El cloruro de sodio es la sal a la cual se debe, principalmente, la salinidad del agua de mar, ya que de las sales presentes, el NaCl es aproximadamente el 90%.

El cloruro de sodio que se produce tiene muchos usos. Grandes cantidades se usan en la industria para la producción de otros compuestos químicos por ejemplo en la fabricación de vidrio, fabricación de papel, fabricación de jabones, fabricación de solventes y para el fijado del color de las telas.  

El agua pura se congela a 0 °C, pero al añadir una sal al agua disminuye la temperatura de congelación, por lo anterior es importante ya que se usa para derretir el hielo o prevenir su formación, lo que permite que el agua permanezca en estado líquido a temperaturas inferiores a 0 °C (hasta -10 °C), sin embargo, este uso trae como consecuencia el aumento en la concentración de sal al lado de las carreteras lo que provoca salinidad del suelo y efectos en la vegetación, así como problemas de corrosión en puentes y estructuras metálicas.

Dentro de los avances ientificos que involucran el Cloruro de Sodio, se destaca la creación de lamparas y de cargadores USB a base de esta sustancia, el cual emplea tecnología de celdas galvánicas y en vez de usar electrolitos para su funcionamiento se emplea cloruro de sodio.

– (Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental).

Materiales y reactivos

• Vaso precipitado.
• Tubo de ensayo.
• Termometro.
• Gotero.
• Solución A (Agua caliente).
• solucion B (Agua fria)
• Reactivo (Cloruro de sodio).
• Alcohol.
• Mechero de bunsen.
• Mechero de alcohol.
• Encendedor.
• Hielo.
• Guantes de protección (latex).
• Mascarilla o tapabocas.
• Bata blanca antifluidos.
• Gafas de protección.

Metodología.

1. En un vaso precipitado de 250 ml calentar de agua hasta ebullición. Solución A).

2. En otro vaso precipitado de 250 ml enfriar agua (adicionar hielo) hasta un valor cercano a 0 °C (solución B).

3. Tomar 150 ml de la solución A y medir su temperatura cada minuto por un periodo de 5 minutos. Verificar que la temperatura del minuto 4 y 5 permanezcan constantes, de lo contrario continúe tomando la temperatura de la muestra cada minuto.

4. Tomar 150 ml de la solución B y medir su temperatura cada minuto por un periodo de 5 minutos. Verificar que la temperatura del minuto 4 y 5 permanezcan constantes, de lo contrario continúe tomando la temperatura de la muestra cada minuto.

5. Repita los pasos 1 a 5 tomando como solución A cloruro de sodio al 10 % P/V en agua en el punto de ebullición, y, como solución B, cloruro de sodio al 10 % P/V en agua cercano a 0 °C.

6. Graficar T vs t. ¿Qué observa?

[pic 1]

Resultados.

Solución A (Agua caliente) a 95°C.

[pic 2]

Solución B (Agua fria) a 0.5°C.

Solución A (Agua caliente + Cloruro de Sodio) a 95°C.

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