CALORIMETRÍA I - DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE TÉRMICA DE UN CALORÍMETRO A PRESIÓN CONSTANTE.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA JUAN MISAEL SARACHO

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

CÁTEDRA DE FISICOQUÍMICA I QMC 023

PRACTICA # 2

CALORIMETRÍA I – DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE TÉRMICA DE UN CALORÍMETRO A PRESIÓN CONSTANTE.

1.- FUNDAMENTO TEÓRICO.-

En los experimentos en los que los cambios calóricos se miden en forma directa, generalmente se emplea la técnica calorimétrica. Para medir cuantitativamente los calores implicados en transformaciones químicas o físicas a presión constante, las mismas deben realizarse en un sistema cerrado, construido de tal manera que la cantidad de calor intercambiada con el medio sea la mínima posible. Estos sistemas se llaman Calorímetros y pueden ser construidos de la manera más sencilla, partiendo de un simple recipiente y aislándolo desde todos los lados con un material adecuado. Un buen calorímetro servirá en la determinación de calores de reacción, de disolución, de fusión, etc.

Debe sin embargo considerarse que existe un intercambio de calor entre el mismo calorímetro y su contenido, por lo que el calorímetro deberá ser calibrado, determinando la cantidad de calor que absorbe en las condiciones más cercanas a las de estudio; se obtendrá así una constante del calorímetro que es una medida de la capacidad calorífica del mismo.

Un calorímetro común consta de las siguientes partes:

- Un recipiente en el cual se efectúa la transformación en estudio.

- Un recipiente aislante (de paredes adiabáticas) en el que se introduce el recipiente anterior. El mismo puede ser un termo, un recipiente de plastoform, una envoltura de esponja, etc.

- Un termómetro con una precisión de al menos 0.1°C, para medir los cambios de temperatura.

- Una sustancia que absorba calor (generalmente agua).

- Un agitador.

Figura 1.- Esquema de un calorímetro a presión constante

Calibrar un calorímetro casero, consiste en determinar la constante calorífica del mismo. Para este efecto se miden las temperaturas en equilibrio de:

- Calorímetro + agua caliente

- Agua fría

- Calorímetro + agua caliente + agua fría (mezcla)

En base al principio de conservación de energía, se sabe que el calor cedido por el calorímetro + agua caliente, será igual al calor absorbido por el agua fría; llegándose a las siguientes expresiones:

Qa = Qc

Qc = Qcalorim. + Qagua caliente

Qcalorím. = Kcalorim. • Tc

Qagua caliente = mag. cal. • Cpagua • Tc

Qa = Qagua fría = mag. fría • Cpagua • Tf

Tf = Tm - Tf

Tc = Tc - Tm

dónde:

Qa = Calor absorbido Qc = Calor entregado

Tm = Temperatura de la mezcla

Tf = Temperatura del agua fría

Tc = Temperatura del agua caliente

Kc = Constante del calorímetro

Se entiende que la máxima cantidad de calor desprendida o absorbida cuando se disuelve una determinada sustancia química en agua, tendrá lugar cuando la sustancia se disuelva en una cantidad infinita de agua. En la práctica esto no se realiza, ya que el cambio de temperatura será infinitesimal y no existiría un recipiente de volumen infinito. Sin embargo, la medición es posible realizarla disolviendo pequeñas cantidades de sustancias en un determinado volumen de agua. El calor transferido será igual al cambio de entalpía del sistema y matemáticamente se expresará como:

Hd = Qagua + Qsustancia + Qcalorímetro

dónde:

Qagua = magua. • Cpagua • T

Qsustancia = msustancia. • Cpsustancia • T

Qcalorím. = Kcalorim. • T

2.- OBJETIVOS.-

• Determinar la constante K de un calorímetro a presión constante, aplicando dos metodologías diferentes.

3.- MATERIALES.-

- Vasos

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