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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
En el siguiente informe se podrá observar la utilización de
un vaso de precipitados como calorímetro y además de eso
se calculará la capacidad calorífica de este, pero ¿Por qué es importante calcular este valor?, pues un
calorímetro sirve para medir el desprendimiento de calores de reacción y calores de combustión,
mediante los cambios de temperatura, por eso es importante conocer la capacidad calorífica de un
calorímetro, ya que este será el calor que el mismo pierde o gana con el exterior, sería su capacidad para
mantener la temperatura sin cambio; cuanto mayor sea la capacidad calorífica, mayor calor se requiere
para producir una elevación de temperatura. También podremos notar el cálculo del calor específico,
siendo este importante conocerlo para saber qué cantidad de energía hay que "aplicar" a determinada
cantidad de masa de cualquier material para que éste tenga un determinado incremento de temperatura.
Los materiales con calores específicos altos se calientan y enfrían más lentamente que uno con calor
específico bajo.
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FUNDAMENTOS TEORICOS
La energía puede definirse como la capacidad para
realizar trabajo o transferir calor.
CALOR ESPECIFICO(c.e):
es una propiedad intensiva.
Es la cantidad de calor que
se requiere para elevar un
grado Celsius la temperatura
de un gramo de la sustancia.
CAPACIDAD
CALORIFICA(C): es una
propiedad extensiva. Es la cantidad de calor que se
requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de
una determinada cantidad de sustancia.
La relación entre capacidad calorífica y el calor especifico
es C=m x c.e , donde “m” es la masa de la sustancia en
gramos.
CALOR DE DISOLUCION: es el calor generado o
abosrvido cuando cierta cantidad de soluto se
diluye en cierta cantidad de disolvente. La cantidad de
disolución representa la diferencia entre la entalpia de
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disolución final y la entalpia
de los componentes
originales.
La disolución es
positiva para procesos
endotérmicos y negativo para
procesos exotérmicos.
CALOR DE DILUCION :Es el
cambio de calor asociado al
proceso de dilución. Si cierto
proceso de disolución es
endotérmico y dicha solucion
se diluye, la misma disolución absorbe mas calor de los
alrededores. Lo contrario ocurre para un proceso
exotermico de disolución, se libera mas calor si se añade
mas disolvente para diluir la disolución.
ENTALPIA DE REACCION : cada reacción química se
acompaña por un cambio de energía y lo usual es que la
energía se libere en forma de calor. Por ejemplo la
reacción completa con oxigeno se denomina combustión.
CALORIMETRIA:
La calorimetría como parte de la termoquímica se refiere
alos cambios términos asociados con las reacciones
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químicas; es decir, se
encarga básicamente de la
conversión de la energía
química en energía térmica.
A través de la calorimetría es
posible determinar
experimentalmente el calor
(flujo de energia) que
absorbe o desprende una
reacción química usando un
dispositivo llamado
calorímetro.
Un calorímetro ideal o
perfecto es aquel que no
intercambia calor con las restantes partes del sistema, es
decir que no entrega ni absorbe calor del resto del
sistema. El sistema, por lo tanto, no es adiabático.
Qganado = - Q perdido
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MATERIALES Y
REACTIVOS:
-Vaso precipitado de vidrio
-Probeta de 100mL
-Termómetro 100°C + -0,1
-Pipeta de 10mL
-Propipeta
-fuente de AL con arena
-Fe(s),Al(s),Pb(s),Cu(s)
-Balanza digital eléctrica
-H2SO4(ac) 18M
-H2SO4(ac) 0,25M
-NaOH(ac) 0,5M
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-CH3COOH concentrado
-CH3COOH 0.25MPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
ABSORCION DE CALOR:
A.DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DEL
CALORIMETRO “K”
Agregamos 100ml de H2O (100gr) en el calorímetro y
medimos su temperatura
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En otro vaso de vidrio pyrex,
colocamos 100g de H2O y lo
llevamos a calentar en la
cocinilla electrica. Midiendo
la temperatura de
44.5°C.Imediatamente se
llevó a enfriar el termómetro
con abundante agua fría, y el
agua caliente se vertió en el
calorímetro, volviendo a
medir la temperatura de
equilibrio T= 31.7.
B.CALOR ESPECÍFICO DE UN SOLIDO:
Se obtuvo el peso del metal Pb: 60,76gr , enseguida se
hizo calentar en la cocinilla eléctrica
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Ti: 21.7°C
Tf: 31.7
poniendo dentro de un vaso
precipitado y después
colocando el vaso en la
arena para que el metal
caliente más rápido .
Se midió la temperatura del
metal inicial y final:
Ti: 22°C T2: 57.8°C
Se sacó inmediatamente el metal y se colocó en el
calorímetro ,obteniendo asi la temperatura equilibrio de T: 23°C
C.ESTUDIO CUANTITATIVO DE LA ENERGIA DURANTE LOS CAMBIOS
QUIMICOS:
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CALCULO DE LA ENERGÍA EN CAMBIOS
QUÍMICOS
CALOR DE SOLUCION:
En nuestro calorímetro agregamos 100g de
H2O destilada y medimos su temperatura
T:22.8°C
Luego le agregamos 1 mL H2SO4 18M
luego a esta solución volvemos a medir la
temperatura T: 27.3°C.
CALOR DE NEUTRALIZACION
En el calorímetro agregamos 50 mL de
NaOH 0,5 M medidos con una probeta,
medimos su temperatura T: 21.7°C, luego
agregamos 50mL de HCl 0,5 M,
medimos la temperatura final o la
temperatura de equilibrio T:
23.8°C.
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En el calorímetro agregamos 50 mL de
NaOH 0,5 M medimos su temperatura la
cual es T: 21.7°C, luego agregamos
50 mL de CH3COOH 0.5 N, medimos
su nueva temperatura de equilibrio T:
25°C.
ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS
Entalpia de reacción
Cuando una reacción se lleva a cabo a presión constante, a la energía involucrada en
forma de calor no se le llama calor de reacción, sino entalpía de reacción.
La entalpía de reacción se considera una función de estado, ya que solo depende de
las condiciones iniciales y finales.
Entalpia de disolución
La entalpia de disolución (ΔHd , ΔHsoln) de una sustancia es la energía involucrada en el
proceso de disolución. El calor de disolución o entalpia de disolución (a presión
constante) es el calor generado o absorbido cuando
cierta cantidad de soluto se disuelve en cierta cantidad de
disolvente. La cantidad ΔHsoln representa la diferencia
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entre la entalpía de la disolución final y la
entalpía de los reactivos originales, como lo
representa:
ΔHsoln = Hsoln - Componentes
Como no es posible llevar a cabo esta
medición, pero utilizando un calorímetro a
presión constante se puede llegar a
determinar la ΔHsoln. Al igual que los otros
cambios de entalpía, para procesos
exotérmicos el signo de ΔHsoln será negativo
(-), y para procesos endotérmicos el signo
será positivo (+)
Entalpia de dilución
El calor de una disolución se refiere con el
calor intercambiado con el medio cuando se
le agrega una cantidad adicional de
disolvente a una disolución. Este calor
depende de la cantidad de la concentración
inicial de la cantidad de disolvente añadido.
Cuando un proceso de disolución es endotérmico (absorbe calor) y a dicha solución se
le diluye, posteriormente la misma disolución absorbe más calor de los alrededores.
Caso contrario es cuando un proceso de disolución es exotérmico, pues al adicionar
disolvente, liberará más calor a los alrededores.
Entalpia de Neutralizacion:
Cuando un acido reacciona con una base,se libera una considerable cantidad de calor,
ya que se da la neutralización entre protones e iones hidroxilo disueltos en agua,la
medida del calor de neutralización corresponde ala entalpia de formación del H2O
aparitr de los iones H3O+ y OH-
Por lo tanto el calor de neutralización se entiende como el calor generado cuando un
acido reacciona con una base para producir agua no ionizada..
CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO:
El porcentaje de error se debe a que la constante de capacidad calorífica del recipiente
(vaso de precipitado - calorímetro) tiene un rango especifico dado que varia entre
(10cal/c – 30cal/c) entonces al hallar el valor resulto poco extremo al de su rango, por
eso el resultado del calor especifico del solido (Pb) resulto un valor poco inferior a su
dato real(experimental).Influye también en el resultado del manejo del calculo de la
temperatura promedio, debido a que el calorímetro usado (vaso de precipitado) no es un
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sistema aislado, hay perdidas de calor por
radiación desde el sistema hacia los
alrededores, lo cual los cálculos realizados
tampoco serán precisos. El tiempo mínimo
requerido de 10s aproximadamente para
medir la variación de temperatura tiene que
ser lo más exacto, y con el termómetro frio.
El buen uso de la balanza al momento de
pesar el metal, y la variación de temperatura
que puede adquirir el calorímetro al
momento de hacer la práctica muy cerca ala
cocinilla, son también factores del
porcentaje de error.
CONCLUSIONES:
Se comprobó el principio de la conservación de la energía, donde menciona
que la energía total inicial es igual ala energía total final del sistema.
El calorimetro no fue un aislante perfecto, ya que tuvo contacto con el
alrededor y los resultados no fueron tan exactos. Las condiciones
ambientales afectaran a la temperatura del vaso precipitado, que ha sido
utilizado como calorímetro , lo cual hará que la temperatura no sea
exacta al 100% y exista un pequeño margen de error.
Al poner dos cuerpos en contacto a diferentes temperaturas, el de mayor
temperatura transfiere calor al otro hasta lograr el equilibrio térmico.
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RECOMENDACIONES:
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BIBLIOGRAFIA:
- Whitten 8° edición, Quimica general,
Cengage learning, pag 548-552
- Atkins, Principios de Quimica, Editorial
Media Panamericana, pag 261
Pag internet:
http://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/
docencia/quimbiotec/FQpractica5.pdf
20:30HRS (05/09/15)
http://es.slideshare.net/leonaffteloy/
laboratorio-de
15:40hrs (06/09/15)
http://www.textoscientificos.com/fisica/calorimetro
ANEXOS :
Cuestionario
Calcular el valor de la constante del calorímetro K(cal/grado)
(Se encuentra en la pag )
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2) Determinar el calor específico de la muestra
sólida que indica el profesor. determinar el
% de error relativo.
(Se encuentra en la pag )
3) Fundamente el resultado de la pregunta (2)
y que consideraciones se debe tener en
cuenta en la práctica si este % de error es
muy alto.
(Se encuentra en la pag )
4) Calcule la concentración de la solución
diluida de H2SO4 formada en el paso (2)
5) Muestre por el cálculo que la solución
formada en las reacciones de neutralización
de los pasos (3) y (4) es Na2SO4
Escriba las ecuaciones de las tres reacciones estudiadas en la parte C. Indique la
concentración de cada reaccionante y de su producto como parte de las reacciones (no
incluye al agua no como reaccionante no como producto en la reacción de la dilución del
paso (2)).
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