Practica 3 calorímetro

INTRODUCCION

Planteamiento del problema

Para poder calcular el calor que libera un cuerpo, es necesario de un calorímetro (sistema teóricamente aislado), que de acuerdo a que en un sistema aislado el calor desprendido por un cuerpo es igual al calor absorbido por otro cuerpo, se plantea la ecuación –(mCpΔT)                  =(mCpΔt)”calorímetro” + (mCpΔT)”agua contenida en el calorímetro”. Dada la imposibilidad de conocer la masa en contacto con el sistema y los diferentes componentes del calorímetro, no es posible conocer con exactitud m y el Cp. del calorímetro, por lo que se procede a calcular un valor constante “k” que sustituya dichos valores.

Objetivo general    

Determinar el valor de la constante K del calorímetro mediante el método de adición de ácido sulfúrico y el método de mezclas de agua.

Objetivo específico

El valor de la constante K en las dos determinaciones será similar.

Hipótesis

Si se efectúa correctamente la determinación de la constante K, en las dos determinaciones la constante K tendrá un valor similar.

Variables independientes

Cantidad de agua caliente, cantidad de agua a temperatura ambiente dentro del calorímetro, temperatura del agua caliente, intervalos de tiempo para la lectura de la temperatura cantidad de ácido sulfúrico que se agrega.

Variables dependientes

 Normalidad de la solución de ácido sulfúrico del calorímetro, variación de la temperatura, valor de la constante K.

MARCO TEÓRICO

Calor específico: Energía requerida para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia un grado Celsius.

Calor: Forma de energía en tránsito. Energía que se manifiesta por un aumento de temperatura y procede de la transformación de otras energías.

Transferencia de calor: Proceso mediante el cual se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos o entre diferentes partes de un cuerpo que estén a temperaturas desiguales. 

Calorímetro: El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

Constante calorimétrica: Es la cantidad de calor que es necesario suministrar a aquella parte del sistema calorimétrico que participa en el intercambio térmico, para elevar su temperatura en un grado.

Conducción: Es el proceso por el cual se transfiere energía térmica mediante colisiones de moléculas adyacentes a través de un medio material (el medio en si no se mueve).

Convección: Es el proceso por el cual se transfiere calor por medio del movimiento real de la masa en flujo. El calor se transfiere por el movimiento de masa, en vez de ir pasando a través de las moléculas vecinas.

Radiación: Es el proceso por el cual el calor se transfiere mediante ondas electromagnéticas.

Isotérmico: se dice del proceso en el cual la temperatura permanece constante.

Para la mayoría de los cálculos quimicofísicos es necesario conocer las capacidades caloríficas de las sustancias participantes del proceso, los efectos o cambios térmicos de los procesos de disolución, de las transformaciones de fase y de las reacciones químicas. Medir estas magnitudes se puede con ayuda de varios métodos experimentales. A las temperaturas próximas a la ambiente (20-50°) se utiliza ampliamente el método calorimétrico.

En experimentos calorimétricos la magnitud y el signo del efecto térmico Q de un proceso se determina a partir del cambio de la temperatura del calorímetro  ΔT: Q=(k+ donde ΔT es el cambio de temperatura para el proceso que transcurre en ausencia del intercambio térmico entre el calorímetro y el medio ambiente; K es la constante del calorímetro, es decir, la capacidad calorífica del calorímetro y de los dispositivos auxiliares, cal/grad (J/grad).[pic 1]

El calorímetro suministrado de la capa isotérmica permite tomar en consideración su intercambio térmico con el medio ambiente y calcular el cambio de temperatura que corresponde al del experimento sin intercambio térmico.

Si durante el experimento la presión en sistema calorimétrico permanece constante (en los calorímetros abiertos es igual a la atmosférica), entonces el cambio térmico del proceso a estudiar a presión constante es . En las mediciones termoquímicas a los procesos acompañados de liberación de calor (procesos exotérmicos) les corresponde el signo positivo. Cuando el sistema despende calor su entalpia va disminuyendo. De donde  . [pic 2][pic 3]

Si el proceso a investigar y la nivelación de la temperatura en el calorímetro ocurriesen instantáneamente, el intercambio térmico con el medio ambiente seria nulo (q=0). En las condiciones reales el transcurso del proceso y la nivelación de la temperatura exige cierto tiempo durante el cual el calorímetro recibe del medio o le entrega una cantidad de calor, q. El valor de q no se calcula, pero se realiza el experimento en el calorímetro de tal modo que basándose en los datos obtenidos pueda calcularse el cambio de temperatura ΔT del proceso que pasa en un instante sin perdidas térmicas. Lo dicho es realizable si se establece la temperatura del calorímetro inferior en 1-2° a la del aire en la caja. A tal diferencia de temperaturas la velocidad de transmisión del calor del aire al calorímetro se hace igual a la velocidad de entrega del calor gracias a la evaporización del agua. Esto garantiza el equilibrio químico del sistema.

METODOLOGIA[pic 4]

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Preparaciones para la titulación                                                  

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Titulaciones

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Mezcla de Agua

En una probeta se midieron 50 ml de H2O , para posteriormente ser vertidos en el calorímetro (termo), al calorímetro se le coloco un tapón de hule con un agujero en el cual se introdujo un termómetro y un agitador magnético, se verifico que el termómetro tocara el H2O, se midió la temperatura del H2O hasta que esta llego al equilibrio; mientras tanto se midieron 60 ml de H2O en la probeta y se vertieron en un vaso de precipitado para ser calentado a 55 °C, una vez en esta temperatura se tomó con la probeta solo 50ml del H2O calentado y se vertió al calorímetro, se tapó de nuevo el calorímetro, midiéndose la temperatura cada 30s hasta que esta llego al equilibrio; con los datos de la medición que se hizo se utilizó la formula
–(mCpT)=(KT) + (mCpT) donde m es igual a la masa en gramos, Cp es el calor especifico dado en J/g°C, el T es la diferencia de temperatura en °C y K es la (mCp) del calorímetro; se despejo la K ya que es la constate que se está buscando, después se sustituyeron los datos obtenidos y se calculó la K. [pic 20][pic 21][pic 22][pic 23]

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