PRÁCTICA DETERMINACIÓN DEL CALOR TOTAL EN UN PROCESO DE FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

TERMODINÁMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS

PRÁCTICA NO. 5

DETERMINACIÓN DEL CALOR TOTAL EN UN PROCESO DE FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA

GRUPO: 1IM36 EQUIPO: 6 SECCIÓN: B

INTEGRANTES: FIRMA:

ESCALONA HERNANDEZ CESAR DANIEL

LOPEZ SIERRA MARISOL ITZEL

RODRÍGUEZ RODARTE KAREN ITZEL

PROFESOR:

EZEQUIEL VILLAGARCÍA CHÁVEZ

FECHA DE ENTREGA: 1 DE ABRIL DEL 2014

Práctica no. 5 DETERMINACIÓN DEL CALOR TOTAL EN UN PROCESO DE FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA

OBJETIVO:

A través de un experimento, utilizando un calorímetro Cenco a presión constante, de masa y temperaturas, para calcular el calor involucrado en un proceso de fusión del hielo y determinar si el calorímetro utilizado es adiabático. Cálculos:

1. calcula la densidad del agua a la ti.

Densidadagua (ti inicial)=0.99998 + 3.5x〖10〗^(-5) (ti) -6x〖10〗^(-6) 〖(ti)〗^2 (t en °C y densidad en g/ml)

=0.99998 + 3.5x〖10〗^(-5) (25°C) -6x〖10〗^(-6) 〖(25°C)〗^2 = 0.9971 g/ml.

2. calcula la masa de agua inicial (magua inicial) en gramos.

magua inicial= (densidadagua (ti)) (Vagua)

= (0.9971 g/ml) (170 ml) = 169.507 g.

3. calcula la cantidad de agua inicial (nagua) en mol.

nagua (inicial)= magua (inicial)/Magua Magua= masa molar del agua 18 g/mol

= 169.507 g/18 g/mol = 9.4170 mol.

4. calcula la temperatura media (Tm) en kelvin.

Tm= Ti + Tf / 2

= 298.15°K + 279.15°K / 2 = 288.65 °K

5. calcula la capacidad calorífica del agua a la temperatura media (Cp (m)) sustituyendo la Tm en kelvin en la siguiente expresión.

Cp (m)agua = R (8.712 + 1.25x〖10〗^(-3) Tm -0.18x〖10〗^(-6) T^2m) R=8.314 J/(mol K)

= 8.314 J/(mol K) (8.712 + 1.25x〖10〗^(-3) (288.65°K) -0.18x〖10〗^(-6) 〖(288.65°K)〗^2) = 75.3066J/mol

6. calcula el calor que cede el agua inicial al hielo (Qagua inicial) en J.

Qagua inicial= (nagua inicial) Cp(m)agua(Tf-Ti)

= (9.4170 mol) (75.3066 J/mol) (6°C-25°C)= -13474.0827 J

7. calcula la cantidad de aluminio (n Al) en mol.

n Al = m Al /M Al

= 57.8 g/27 g/mol =2.1407 mol M Al = 27 g/mol

8. calcular la capacidad calorífica molar del aluminio (Cp (m Al)) sustituyendo Tm (en K).

Cp (m Al)= R (2.4172 + 1.621〖x10〗^(-3) Tm) R=8.314 J/(mol K)

= 8.314 J/(mol K)(2.4172 + 1.621〖x10〗^(-3) (288.65 °K)) =23.9843J/(mol )

9. calcular el calor que cede el aluminio al hielo (Q Al).

Q Al= nAl (Cp (m Al)) (Tf-Ti)

= (2.1407 mol) (23.9843J/(mol )) (6°C-25°C)= -975.61 J

10. calcula la densidad del agua a la temperatura final (densidadagua (t final)).

densidadagua (t final)= 0.99998 + 〖3.5x10〗^(-5 )(tf) - 〖6x10〗^(-6 ) 〖(tf) 〗^(2 ) (t en °C y densidad en g/ml)

= 0.99998 + 〖3.5x10〗^(-5 )(6°C) - 〖6x10〗^(-6 ) 〖(6°C) 〗^(2 )= 0.9999 g/ml

11. calcula la masa del agua final (magua final) en gramos.

magua final= (densidadagua (t final)) (Vf)

= (0.9999 g/ml) (198.5ml)= 198.4801g

12. calcula la cantidad de agua final (nagua final) en mol.

nagua final = magua final /Magua

= 198.4801g/18 g/mol= 11.0266 mol

13. calcula la cantidad de agua de fusión (nagua fusión) en mol.

nagua fusión = nagua final - nagua inicial

= 11.0266 mol - 9.4170 mol= 1.6104 mol

nhielo= nagua fusión

14. calcula la temperatura promedio del agua de fusión (T prom) en kelvin.

T prom= Tf + T0/2 T0= 273.15 K Tf en kelvin

= 279.15°K + 273.15 K/2= 276.15K

15. calcular la capacidad calorífica del agua de fusión del hielo a Tprom.

Cp(agua de fusión) = R (8.712 + 1.25x〖10〗^(-3) Tprom -0.18x〖10〗^(-6) T^2prom) R=8.314 J/(mol K)

= 8.314 J/(mol K) (8.712 + 1.25x〖10〗^(-3) (276.15K) -0.18x〖10〗^(-6) ( 〖276.15K)〗^2= 75.1873J/(mol )

16. Calcula el calor sensible del agua proveniente de la fusión (Qsensible) en J.

Qsensible= (nagua fusión) (Cp(agua de fusión)) (Tf-T0)

= (1.6096 mol) (75.1873J/(mol )) (279.15K - 273.15 K)= 726.4897 J

17. Calcula el calor latente que absorbe el hielo para fusionarse (en J).

Qlatente fusión= nhielo (Δ H fusión) Δ H fusión = 6002 J/mol

= (1.6096 mol) (6002J/mol)= 9665.6208 J

18. Calcula el calor (Q) en J.

Q= Qagua inicial + QAl + Qlatente fusión + Qsensible

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