capacidad calorífica y entalpía de fusión practica

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 +=

3


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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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