Termodinamica

Objetivo: Determinar el calor de combustión de un sólido a partir de la información obtenida.

Manejo de datos.

Para la determinación de la constante de la bomba calorimétrica a volumen constante.

Datos iniciales

Masa del agua: 2000 g

Masa del ácido benzoico (ya perforada): 0.9784 g

Masa inicial del alambre: 0.0161 g

Masa final del alambre: 0.0131 g

Masa que reacciono. 0.0030 g

Masa molar del ácido benzoico: 122 g

En todos los problemas hicimos la consideración de que la densidad del agua es de 1 g/ml, es decir que cada mililitro que medimos con la probeta tenía una masa de un gramo.

Entalpía de formación del alambre: -1400 cal/g

A partir de la reacción de combustión del ácido benzoico

C_6 H_5 COOH_((s))+15/2 O_(2(_g))→〖7CO〗_(2_((g)) )+〖3H〗_2 O_((l) )

Conociendo las entalpías de formación de las sustancias que intervienen:

Sustancia ∆〖H°〗_(f,298.15 K) (KJ/mol)

C_6 H_5 COOH (ácido benzoico) -384.8

O_2 0

〖CO〗_2 -393.51

H_2 O -285.83

La entalpía de combustión de la reacción de combustión del ácido benzoico se calcula a partir:

∆H_r^0=∑_i▒〖n_i ∆H_f^0 productos-〗 ∑_j▒〖n_j ∆H_f^0 reactivos〗

∆H_(r298.15 K)^0=7(-393.5 KJ/mol)+(3)(-85.3 KJ/mol)-((1)(-84.8 KJ/mol))=-3227.26 KJ/mol

De la siguiente ecuación despejamos 〖∆U〗_r^0

〖∆H〗_r^0=〖∆U〗_r^0+∆PV

〖∆U〗_r^0=〖∆H〗_r^0-∆PV

∆PV=∆(nRT)

∆n_gases=∑_i▒n_i gases prductos-∑_j▒n_j reactivos=14/2-15/2=-1/2

〖∆U〗_comb^0=-322760J/mol—1/2 (8.314J/mol)(298.15K)=-3226020 J/mol

Para obtener la 〖∆U〗_r^0 en cal/g (ya que estas unidades son las que comúnmente utilizamos en el laboratorio):

〖∆U〗_comb^0=(-3226020 J/mol)(1cal/(4.184 J))(1mol/122g)=-6319.7cal/g

Determinación de la constante de la bomba calorimétrica:

Consideramos que la energía es conservativa durante el proceso:

Q_ganado=〖-Q〗_Cedido

Q_H2O+Q_k=〖-Q〗_reacción

Q_H2O+Q_k=〖-(Q〗_comb+Q_alambre+Q_HNO3)

Se desprecia Q_HNO3 ya que en realidad se forma muy poco de esta sustancia

Así la expresión queda:

K(T_f-T_i )+m_(H20 ) C_H20 (T_f-T_i )=-m_(ac.benz.) 〖∆U〗_comb^0-m_alambre 〖∆U〗_alambre^0

Despejamos K de la ecuación anterior:

K=(-m_(ac.benz.) 〖∆U〗_comb^0-m_alambre 〖∆U〗_alambre^0-m_(H20 ) C_H20 (T_f-T_i ))/((T_f-T_i ) )

=(-(0.9784 g)(-6319.7cal/g)-(0.0030g)(-1400cal/g)-(2000g)(1cal/g°C)(T_f-T_i ))/((T_f-T_i ) )

Determinación del calor de combustión de la muestra de dulce (Pandita ®)

Masa de agua: 2000 g

Masa de la muestra: 1.0871 g

Masa inicial del alambre:

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