Primera Ley de la Termodinámica
Enviado por ssevillano • 25 de Noviembre de 2021 • Informes • 1.917 Palabras (8 Páginas) • 137 Visitas
- Objetivo General
- Evaluar la primera ley de termodinámica y equilibrio térmico, mediante experimentos desarrollados con un simulador, para la determinación del calor y el cambio de energía interna.
- Objetivos Específicos
- Comparar los datos obtenidos del simulador del calor del calorímetro y el video para el entendimiento de la ley cero.
- Interpretar la variación de energía interna de una reacción química para la compresión del trabajo que éste realiza.
- Conocer cómo se calibra un calorímetro para que las fuentes de error sean disminuidas.
- Datos recopilados
Tabla 1 | ||
Datos iniciales obtención de capacidad calorífica | ||
Simulación | Video | |
Masa de agua caliente [g] | 100,00 | 100,00 |
Masa de agua fría [g] | 100,00 | 100,00 |
Temperatura de agua caliente [℃] | 33,00 | 32,50 |
Temperatura de agua fría [℃] | 18,00 | 18,00 |
Temperatura de equilibrio [℃] | 25,50 | 25,00 |
Tabla 2 | ||
Datos iniciales de energía interna | ||
Teórico | Exp. | |
Temperatura de agua () [℃][pic 1] | 25,00 | 25,00 |
Temperatura del agua después de la reacción () [℃][pic 2] | 30,00 | 30,50 |
Volumen de gas en la probeta () [ml][pic 3] | 37,50 | 38,00 |
Masa de Mg (m)[g] | 0,03 | 0,03 |
Presión atmosférica (P)[atm] | 1,000 | 0,991 |
- Algoritmo de resolución
- Calcular el Calor perdido por el calorímetro, del simulador y del experimento, usando los datos iniciales de la tabla 1.
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Para el simulador:
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Para el experimento:
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- Reacción química que se llevó a cabo:
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- Con el volumen del gas desprendido y usando la integral, determinar el trabajo P-V a las condiciones empleadas.
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Para el simulador:
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Para el experimento:
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- A partir del reactivo limitante (Mg), calcular el trabajo teórico producido.
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- Ilustrar el proceso de expansión que se lleva a cabo en un diagrama P versus V, se relaciona en el gráfico las presiones y volúmenes experimentales, se considera una Temperatura constante.
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Gráfico 1. Diagrama Presión versus Volumen.
- Determinar el calor de reacción teórico. Hay que recordar que la entalpía de formación de un solo tipo de átomo es cero.
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- Determinar el calor de reacción experimental a presión constante.
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- Evaluar el cambio de energía interna del proceso químico.
Para el simulador:
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Para el experimento:
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- Calcular el porcentaje de error entre los calores de reacción, los trabajos y las energías internas teóricas y experimentales. Estos cálculos se realizaron en el apartado de %E en la hoja de Excel.
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- Resultados obtenidos
Tabla 3 | |||
Resultados | |||
Valor | Q [J] | W [J] | △U [J] |
Teórico | -562,37 | -3,80 | -565,16 |
Experimental | -540,27 | -3,85 | -544,11 |
%E | 3,93 | 1,33 | 3,89 |
- Análisis de resultados
La práctica consistió en simular un sistema cilindro-pistón por medio de una reacción química entre el ácido clorhídrico y el magnesio para conocer el trabajo que realiza la reacción y aplicar la primera ley de la termodinámica, la cual dice que en un sistema su energía total y las de sus alrededores permanecerán constantes, es decir, que se conservaran, además de otras importantes funciones de estado como las capacidades caloríficas a volumen constante y a presión constante. (Levine, 2014)
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