capacidad calorífica y entalpía de fusión practica
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8/17/2019 Capacidad calorífica y entalpía de fusión practica
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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DETLAXCALA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUDLICENCIATURA EN QUÍMICA CLÍNICA
Fisicoquímica I
Práctica 3“Capacidad calorífca y entalpía de usión”
Químico: Carlos aneo !oda y "omín#ue$
%quipo: !o& '
(uerrero )uáre$ I*án&Il+uicat$i ,odrí#ue$ %mmanuel&,odrí#ue$ Caama-o C.sar /drián&
0e1is (ar$a 2íctor a4l&
5unes 6' 7ayo del '689
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Objetivos: "eterminar e1perimentalmente la Capacidad Calorífca de uncalorímetro ; calor< y la entalpía de usión del +ielo= >?+&
Intro!""i#n:5a Capacidad Calorífca C de un sistema= se defne como lacantidad de Calor “Q” que es necesario suministrar a unsistema para ele*ar su temperatura en un #rado Celsius= esdecir:
T
QC
∆=
8<"ic+a ma#nitud depende de la cantidad de sustancia
que constituye el sistema y su naturale$a= así como de laPresión= el 2olumen y la 0emperatura&
i el sistema está constituido de una sola sustancia= y supeso es de un #ramo= entonces la Capacidad Calorífca sedenomina C$%$"i$ C$&or'("$ Es%e"'("$ o C$&orEs%e"'("o) del mismo modo= para un mol de una sustanciapura= la Capacidad Calorífca del sistema es la C$%$"i$C$&or'("$ *o&$r o C$&or *o&$r de la sustancia.
i el sistema está constituido por más de una sustancia=entonces la Capacidad Calorífca total del sistema será i#ual ala suma de las Capacidades Calorífcas de cada componente@matemáticamente se e1presa como:
∑=
=n
i
iT C C 1
'<
%n nuestro caso= el sistema consta de dos partes= el a#ua y el
calorímetro& 0omando en cuenta la e1presión anterior=
tenemos que la capacidad calorífca totalT C
es:
acal T C C C +=
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"ónde:cal C
A Capacidad calorífca del calorímetro
aC
A Capacidad calorífca del a#ua 8&6 calB# <
5a capacidad calorífca realmente si#nifca capacidadener#.tica ( calor < deido a que su *alor indica la capacidad delsistema para almacenar ener#ía&5a ener#ía puede almacenarse parcialmente en mo*imientode *iración= esto es@ las mol.culas pueden ser promo*idas aun ni*el ener#.tico de *iración más alto= o ien puedealmacenarse parcialmente en mo*imiento electrónico o derotación& %n cada caso= las mol.culas son promo*idas a un
ni*el ener#.tico más alto&
%n el caso ideal en el que el calor desarrollado en un proceso
o reacción= no escape= entonces la suma del calor r Q
< que se
desprende en el proceso o reacción< y el calor asorido S Q
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)()( I T W C C Q iaacal S ∆+=
E<
"ónde:cvcaia W W W −=
caW
A peso del calorímetro con a#ua ría atemperatura amiente<
cvW
A Peso del calorímetro *acío
ustituyendo la ecuación E< en la ecuación D< se tiene:
0)()( =∆++ I T W C C Q iaacal r
[ ] 0)()( =∆−++ I T W W C C Q cvcaacal r
[ ] r cvcaacal Q I T W W C C −=∆−+ )()(
[ ])(
)( I T
QW W C C r cvcaacal ∆
−=−+
9<
i el proceso consiste en la adición de a#ua caliente al
sistema en una cantidad ac= el calor transerido r Q
del a#uacaliente al sistema calorímetro más a#ua a temperaturaamiente= equilirio t.rmico I< es:
)( II T C W Q aacr ∆=G<
"ónde:ca fcac W W W −=
ya f T T II T −=∆ )(
fcW
A peso fnal del calorímetro con a#ua ría y caliente
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f T
HcaW
se defnieron anteriormente&
ustituyendo G< en 9< se tiene:
)()(
)()(cvcaa
i f
a f aca fc
cal W W C T T
T T C W W C −−
−
−−−=
ien@
−+
−
−−−= )(
)(
)()(cvca
i f
a f ca fc
a W W T T
T T W W C
calor ε
J<
Como la cantidad de calor “Q” desprendido o asoridopor el sistema en un proceso= es en #eneral indefnido ya quedepende de la trayectoria que si#a el proceso= tami.n laCapacidad Calorífca lo será= a menos que se especifquencondiciones de 2olumen o Presión constantes&
5a e1presión matemática que defne a la Capacidad
Calorífca a 2olumen constante vC es la si#uiente:
v
vT
QC
∆
=
K<
5o que si#nifca que la Capacidad Calorífca a *olumen
constante es la cantidad de calor
V Q
suministrado al sistemaen un proceso que transcurre a *olumen constante= paraele*ar su temperatura en un #rado Celsius&
5aV C
se +a defnido en t.rminos del calor suministrado a uncuerpo aLo condiciones específcas *olumen constante= sin
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in*olucrar otras ormas de traaLoMB>0
"el mismo modo= la Capacidad Calorífca a presión constantese defne matemáticamente como:
p
pT
QC
∆
=
86<
%s decir= la Capacidad Calorífca a presión constante= es la
cantidad de calor P Q
suministrado al sistema en un procesoque transcurre a presión constante= para ele*ar sutemperatura en un #rado Celsius&
5a ent$&%'$ es la cantidad de ener#ía de un sistematermodinámico que puede intercamiar con su entorno y serepresenta matemáticamente de la si#uiente orma:
PV U H +=
P se considera la presión del sistema y la orma PV es parte dela defnición de la entalpía de una sustancia y no implica unarestricción a #ases perectos& Cuando un sistema pasa de una
condición inicial a otra fnal@ se mide el camio de entalpía).( H ∆
i f H H H −=∆
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i un sistema asore calor= su entalpía aumenta y ∆H es unn4mero positi*o= pero si el sistema desprende calor= suentalpía disminuye y ∆H es un n4mero ne#ati*o&
%n un camio de ase por eLemplo de líquido a #as= el calorin*olucrado en el sistema es el "$&or &$tente ev$%ori+$"i#n,
0ami.n en un simple camio de temperatura= el camio deentalpía por cada #rado de *ariación corresponde a lacapacidad calorífca del sistema a presión constante&
>M A QP N P>2@ QP A >M O P>2 A M' N M8< O P 2' N 28< A M' OP2'
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)( II iT
A 0emperatura inicial equilirio II= 0 < del a#uadespu.s de a#re#ar a#ua caliente
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R 8 parrillaR 8 termómetroR 8 *aso de precipitado de 'E6 mlR 8 alan$a #ranataría
R /#ua destiladaR ?ielo en cuos
3ro"ei*iento:%0/P/ I: "%0%,7I!/CIS! "% 5/ C/P/CI"/" C/5,TFIC/ "%5
C/5,T7%0,= "$&or,
8&Pese el calorímetro *acío limpio y seco< y anote el dato
comoCV W
,
8&/#re#ue al calorímetro 'E6 ml de a#ua destilada y pese
inmediatamente@ anote el dato comocaW
&
'& ,e#istre la temperatura del calorímetro cada uno o dosdurante 86 minutos o +asta que se alcance el equilirio
t.rmico@ anote el dato como
iT
equilirio t.rmico I
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como f T
equilirio t.rmico II
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'.# tilice la ecuaci)n (*! para calcular la capacidad
calorí+ca del calorímetro.
−+
−
−−−= )(
)(
)()(cvca
i f
a f ca fc
a W W T T
T T W W C
calor ε
Ɛ calor=−(1.0 calg K ) [ (651g−553g ) (29° C −50° C )(29° C −23.6 ° C ) +(553 g−309 g) ]
Ɛ calor=137.11cal
K
%tapa II 0ala de 0emperatura
Final 0 III< 0iempo 0emperatur
a en VC8 '3' '33 '3D '3E '39 '3G '3J '3K '3
86 '3
"atos de peso ytemperaturas de laprácticaC2 36K #
ca EE3 # 0a E6 VC
c 9E8 #
0i II< 'KV C
c+ 9G3#
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.# -Qu consideraci)n termodin/mica se hace al deducir
la ecuaci)n (*!
−+
−
−−−= )(
)(
)()(cvca
i f
a f ca fc
a W W T T
T T W W C
calor ε
%l calor específco almacenado en el calorímetro durantelos distintos pasos y etapas desarrolladas para lle#ar alresultado de la capacidad especifca del mismo&
1.# tili2ando la ecuaci)n (""! calcule la entalpía de fusi)n
del hielo. 3a masa del hielo ser/ igual a W ch 4 W fc.
)()( )()(22 II i III f cal O H O H fhhielo T T C C m H m −+−=∆ mhielo= 22 g
∆ H f h=−(m H 2O C H 2O+C cal)(T f ( III )−T ( II ))
mhielo
∆ H f h=−((342 g)(1cal g−1 k −1)+(137.11cal K −1))(23° C −29 °C )
22g
∆ H f h=−(342calk −1+137.11 calK −1)(−6° C )
22g
∆ H f h=−(479.11calk −1)(−6° C )
22g
∆ H f h=−(−2874.66 cal)
22g
∆ H f h=130.66 calg−1
5.# 6edu2ca las unidades de lacalor
ε
de la fh H ∆
por
separado.
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7.# 8alcule el porcenta9e de error de la fh H ∆
con respecto
al :alor reportado.
E=79.71−130.66
79.71∗100=63.91
;.# 6iga cuales fueron las posi&les fuentes de error en el
desarrollo de su pr/ctica.
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%ntalpia de usiónA )Bmol?.# @n:estigue :alores de capacidad calorí+ca paradiferentes sustancias.
M0/!CI/ 8$P$8@6$6 8$3AB@C@8$
(calDgE8! $gua "
$lcohol 0.5* $luminio 0.'5?
Plomo 0.0"8o&re 0.0?
Conclusiones:
e lo#ró determinar el calor especifco del calorímetroe1itosamente en condiciones estándares encondiciones controladas y de orma paulatinamente&
/l i#ual que el determinar la entalpia de usión del
?ielo con ayuda de los cálculos dados por el docente yasí conocer este dato de orma e1perimental yteóricamente&
5ib&io2r$.'$:
8& Castellan= (& &= Fisicoquímica= 'X %dición= M/= /ddisonesley Ieroamericana= 8KJG&
'& /tWins= P& &= Fisicoquímica= 3X %dición= M/= /ddisonesleyIeroamericana= 8KK8&
3& 5e*ine= I& !&= Fisicoquímica= DX %dición= 2ol& I= 7.1ico=7c(raY?ill= 8KK9&
D& 5aidler= & )&= Fisicoquímica= 8X %dición= 7.1ico= C%C/& 8KKG
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