Determinación De La Constante De Calor A Través De Un Calorimetro

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE CALOR A TRAVÉS DE UN CALORÍMETRO

Objetivo: Calibrar un calorímetro a través de la reacción de disolución de H2SO4 para determinar la constante calorimétrica.

Problema: ¿Cómo determinar la constante calorimétrica por medio de un calorímetro casero, considerando el tiempo de eficacia de éste?

Hipótesis: Si al construir un calorímetro que pueda medir el calor de una reacción H2SO4 + H2O, considerando que se han eliminado todas las fugas que pueda haber y de la efectividad de los materiales que lo conforman. Se espera un ∆T de 3°C . Si el calorímetro se construyó de manera correcta, experimentalmente se espera obtener un valor igual o parecido.

MARCO TEÓRICO

Termoquímica: Es una rama de la fisicoquímica que trata de los cambios térmicos asociados a las transformaciones químicas y físicas; Determina las cantidades caloríficas cedidas o captadas en los distintos procesos.

Calorimetría: Rama de la física que se encarga de estudiar el comportamiento térmico de los cuerpos.

Calorímetro: Determina el calor específico de una sustancia y permite medir la cantidad de calor que se absorbe o se desprende en una reacción.

TIPOS DE CALORÍMETRO

Calorímetro de presión constante (isobárico): La reacción se lleva a cabo en una solución en la cual la presión atmosférica es constante. El calorímetro mide el cambio en la entalpía, que es una medida del calor total contenido por un sistema. De acuerdo con las leyes de la física, cuando el agua pierde o gana energía, su temperatura cambia.

Bomba o calorímetro a Vcte.: Se usa para medir cosas como una reacción de combustión. Esta información es útil para determinar la cantidad de calor (calorías) en alimentos y combustibles. Se crea una reacción en una cámara diseñada para soportar altas temperaturas y explosiones. La cámara está rodeada por una camisa de agua que se calienta con la energía proveniente de la reacción. Luego de finalizada la reacción, se mide la temperatura del agua para determinar la cantidad de energía liberada.

Calorímetro de exploración diferencial: Es útil para medir cambios moleculares. Ayuda a determinar la estabilidad de una molécula en su fórmula, y cómo los cambios en el ambiente afectan la estabilidad.

Calorímetro Calvet: Se basan en un sensor tridimensional de flujo para detectar la transmisión de calor.

Calorímetro adiabático: miden las reacciones a calor constante. Los calorímetros de reacción trabajan creando una reacción en un recipiente cerrado y midiendo el efecto sobre el calor.

Sistema cerrado: Es aquel que no permite intercambio de materia con sus alrededores, sólo de enregía.

Primera ley de la termodinámica: Es un sistema aislado, la energía total del sistema permanece constante. ∆E= Q + W

Ley cero de la termodinámica: “Al tener dos sistemas o más en contacto térmico, el sistema alcanzará el equilibrio térmico si las paredes entre ellos son conductoras”. Si se tienen tres sistemas (A, B y C); se encuentran en contacto térmico A con B y B con C, pero A y C no están en contacto, llegará un momento en el que los tres sistemas alcanzarán el equilibrio térmico.

Esto sucede porque A y B alcanzan el equilibrio, por otro lado B y C alcanzan también el equilibrio, por lo que se puede establecer que A y C también alcanzan el equilibrio térmico.

Proceso endotérmico: Para realizarse, requiere presencia de calor. ∆H>0

Proceso exotérmico: Al efectuarse, tendrá una liberación de calor. ∆H<0

Calor (Q): Es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las moléculas que componen un cuerpo. Cuando el calor entra en un cuerpo se produce un calentamiento y cuando sale, produce un enfriamiento.

Q= w Cp (∆T)

Capacidad calorífica (Cp): Es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de un cuerpo en un °C, dependiendo de la naturaleza de su estado.

Calor específico (Ce): Es la cantidad de calorías necesarias para aumentar un °C la temperatura de un gramo de una sustancia.

FORMAS DE PROPAGACIÓN DEL CALOR

Conducción: Es la transferencia de calor a través de un material.

Radiación: Involucra la transferencia de energía radiante desde una fuente a un recibidor. Cuando la radiación se emite desde una fuente a un recibidor, parte de la energía se absorbe por el recibidor y otra parte es reflejada por él.

Entalpía (∆H): Es el calor involucrado en un proceso medido a presión constante. Sus unidades son calorías (cal), Kilocalorías (Kcal), Kilojoules (KJ), Joules (J).

∆Hsolución: Es el calor absorbido bajo condiciones de temperatura y presión constantes cuando un mol de soluto se disuelve en una cantidad muy grande de disolvente. Si el calor se libera, ∆H<0.

∆Hdilución: Es el calor involucrado bajo condiciones de temperatura y presión constantes cuando un mol disolución se prepara a partir de otra del mismo tipo de soluto con concentración conocida.

Punto de equivalencia del anaranjado de metilo: Puesto que el ácido sulfúrico tiene dos puntos de equivalencia se necesita un indicador que permita la identificación del segundo punto de equivalencia; el anaranjado de metilo es rojo a pH menores de 3.1 y naranja a pH mayores de 4.4. El anaranjado de metilo tiene un rango de pH de 3.1 a 4.4 y es el indicador apropiado para el segundo punto de equivalencia ó final.

MATERIALES

Para verter o entregar.

Bureta de 25mL

Pipeta volumétrica 1mL

Para contener

- Vaso de precipitados 150mL

- 10 vasos de precipitados 30 mL

- Matraz aforado de 25 mL

- Frascos

General

- Vidrio de reloj

- Espátula

-

...