Informe de quimica.docx

1. Determinacin del calor especfico Arevalo Ortiz, Mauricio mesa 7Cotrina Araujo, Nikol A mesa 8Rodrguez Corro, Jean Carlos mesa 9 2. Resumen El laboratorio uno trat, principalmente de la Calorimetra, a travs de este principio se puede medir el calor involucrado, ya sea en una reaccin qumica o en un cambio de estado. El principal objetivo fue calcular la capacidad calorfica de un calormetro, el calor especfico del aluminio, as como tambin, su masa molar. Para lo cual el experimento se llev a cabo en dos etapas, en la primera; se calcul la capacidad calorfica del calormetro mezclando volmenes de agua en cantidades y temperaturas conocidas dentro del calormetro. Luego, en la segunda etapa, se coloc en el calormetro agua a temperatura ambiente y el aluminio, que previamente fue calentado en una probeta hasta una determinada temperatura. Una vez calculado el calor especfico del aluminio se utiliz la relacin de Dulong y Petit para calcular la masa molar del aluminio. Estos resultados se relacionaron con la primera ley de la termodinmica y con la frmula para el clculo del flujo de calor de un cuerpo hacia otro. Conocidos estos resultados podemos concluir que el calor se transfiere desde el cuerpo que posee mayor temperatura hacia otro con menor temperatura hasta que ambos cuerpos alcancen una temperatura de equilibrio. 3. Introduccin La Termodinmica es la ciencia que describe los estados de equilibrio los cuales son estudiados y definidos por medio me magnitudes extensivas como la energa interna, entropa, volumen o por magnitudes intensivas como es el caso de temperatura, presin, densidad, entre otros. En este laboratorio se trat la primera ley de la termodinmica, o el principio de la conservacin de la energa que establece que la energa se puede convertir en una forma a otra, pero no se puede crear ni destruir 1; la energa que se analiz fue el calor. En primer lugar, se coloc 50mL de agua destilada en el calormetro y se registr la temperatura con ayuda del termmetro. Luego, se le agreg otros 50mL de agua, pero esta se sumergi dentro de un recipiente con hielo con el fin de que su temperatura disminuya hasta llegar a un rango de 6-8C. El calormetro se cerr ni bien se vaci el hielo para no dejar salir energa alguna del sistema, despus se agit para homogeneizar la mezcla y se registr su temperatura de equilibrio (14,7C). Con lo cual se determin la capacidad calorfica del calormetro (50.81J/C). En segundo lugar, se prepar el calormetro con 100mL de agua destilada, la cual se mezcl con aluminio, este ltimo se calent hasta una temperatura de 99.0C, en un tiempo aproximado de quince minutos en el mechero bunsen. La temperatura equilibrio del agua y aluminio fue de 23,5C. Se tom nota de la temperatura cada 15 segundos despus de haber efectuado la mezcla. Asimismo, se determin el calor especfico del aluminio mediante la frmula del calor (9.932J/g C). Finalmente, hallamos la masa molar del metal con la ley de Dulong y Petit, dichos cientficos observaron que para un elemento slido, el producto de su masa molar por su calor especfico es aproximadamente de 25 J/C2.

4. Objetivos En este laboratorio nos pidieron determinar la capacidad calorfica de un calormetro, el calor especfico del aluminio y a partir de este, la masa molar del aluminio. El propsito general de este laboratorio fue conocer los pasos necesarios para determinar experimentalmente el calor especfico y la capacidad calorfica de cualquier sustancia, en un calormetro a presin constante en donde la temperatura puede aumentar o disminuir. 5. Mtodo

Materiales: 1 vaso de precipitado 1 Probeta 1 Tubo de Ensayo 1 Calormetro 2 Termmetros (uno digital y uno de mercurio) 1 cronmetro Trpode de mechero Rejilla Vaso grande HieloReactivos: 10 g de Aluminio Agua Destilada Para determinar la capacidad calorfica del calormetro primero se coloc un volumen de 50 mL de agua destilada en un vaso de precipitado, el cual fue sumergido en un recipiente con hielo hasta disminuir su temperatura hasta que estuvo en rango de 6C a 8C. Adems, se midi 50 mL de agua destilada con ayuda de una probeta y se registr su temperatura con el termmetro , estas cantidades de agua fueron mezcladas en un calormetro limpio y seco, que fue cerrado inmediatamente. Luego se agit el calormetro hasta que la temperatura permaneci constante (temperatura de equilibrio). Para determinar el calor especfico del aluminio se coloc un volumen de 100 mL de agua destilada en el calormetro con ayuda de una probeta y se registr su temperatura. Posteriormente se pes 10 gramos de aluminio en una balanza electrnica, los cuales fueron colocados en un tubo de ensayo, luego se introdujo un termmetro en el tubo, de tal manera que, el bulbo qued sumergido en el metal. Este tubo de ensayo fue colocado en un vaso grande con un cierto volumen de agua y se procedi a calentar el sistema con ayuda de un mechero bunsten, un trpode y una rejilla, hasta que el agua lleg al punto de ebullicin, se mantuvo el calentamiento por aproximadamente quince minutos y registr la temperatura. Despus, con ayuda de unas pinzas el aluminio fue transferido al calormetro y fue cerrado en el instante. Se agit la mezcla por unos segundos hasta que la temperatura se volvi constante, se anot dicha temperatura.

6. Resultados

En el laboratorio se pudo observar que cuando dos sustancias con temperaturas diferentes se mezclan, la temperatura de la mezcla va estabilizndose paulatinamente lo cual indica que se ha llegado a un equilibrio trmico; en el primer caso, entre el agua helada y el agua a temperatura ambiente la temperatura de equilibrio es igual a 14,7C y, en el segundo caso, entre el aluminio y el agua la temperatura de equilibrio es igual a 23,5 C. Luego, teniendo en cuenta el principio de conservacin de la energa y que el calormetro es un sistema aislado hallamos la capacidad calorfica del calormetro igual a 50,81 J/C. Esto es, por cada 1C de temperatura del calormetro que se quiera variar se requiere de 50, 81 J . Por otro lado, en el clculo del calor especfico (c) se usa la frmula para determinar la variacin de calor Q = m.c.T, entonces se obtiene que el calor especfico del aluminio es igual a 0,952J/gC, lo cual quiere decir que para variar la temperatura en 1C de un gramo de aluminio se necesitan 0.952 J. A partir del ltimo resultado y usando la ley de Dulong y Petit se obtiene que la masa molar del aluminio es 26,8 g/mol.

Etapa I

VmCeTi

Agua50mL50g4.184J/gC21,7C

Agua Helada50mL50g4.184J/gC6C

En el momento inicial se tienen estos datos.

La grfica muestra la variacin de temperatura en el tiempo hasta alcanzar el equilibrio.

Etapa II

mCeTi

Agua50g4.184J/gC22C

Aluminio10g?99C

Se desea conocer el calor especfico del aluminio a partir de los datos dados y sabiendo que la capacidad calorfica del calormetro es de 50,81J/C

La grfica muestra la variacin de temperatura a travs del tiempo hasta alcanzar el equilibrio.

7. Discusin Los datos obtenidos durante el laboratorio nos ayudaron a obtener las incgnitas que nos faltaban para poder aplicar las frmulas qumicas por medio de las cuales bamos a hallar inicialmente la capacidad calorfica del calormetro y a partir de este en la segunda etapa del experimento hallar el calor especfico del aluminio. Inicialmente, en la primera etapa, la nica incgnita que nos faltaba era la variacin de temperatura por lo que la calculamos mediante la temperatura inicial y final del agua destilada, y la temperatura inicial del agua fra (qp H20 + qp calormetro = qp H20 fra). De igual manera, en la segunda etapa calculamos la variacin de temperatura a travs de la temperatura de equilibrio del aluminio, la temperatura inicial de los 100 ml de agua y finalmente a travs de la temperatura que estaba el aluminio hirviendo. Es de esta manera que experimentalmente pudimos hallar las incgnitas que nos faltaban para poder aplicar frmulas qumicas (qagua + q calormetro = q aluminio) y poder llegar a nuestro resultado final que fue el calor especfico del aluminio. En las tablas anteriores se pueden ver claramente las unidades de los valores que he mencionado. Las posibles fuentes de error que pudieron haber influido en los resultados del laboratorio pudieron haber sido errores medioambientales, lo cual se pudo ver cuando tenamos una temperatura de equilibrio, luego de unos minutos la temperatura variaba, acercndose al valor de la temperatura ambiente, probando que el calormetro no era un sistema adiabtico perfecto, permitiendo el intercambio de calor con el entorno. Asimismo, otra posible fuente de error pudo haber sido errores de los instrumentos de medicin, como el termmetro digital o la balanza.Una sugerencia para mejor el experimento sera poder aislar de una mejor manera el calormetro de tal manera que el intercambio de calor con el entorno sea mnimo y despreciable.

8. Conclusin

El desarrollo del laboratorio colabor al mejor entendimiento del clculo de propiedades termodinmicas a travs de la calorimetra, pues aun cuando antes se poda de por s calcular tericamente, llevar a cabo los procedimientos permiti a los estudiantes darse cuenta de ciertos aspectos.Entre muchos otros, el primero es que el calormetro no funciona como un sistema adiabtico perfecto. Esto quiere decir que s existe, por ms mnima que sea, interaccin de energa con el entorno. Uno pudo darse cuenta de esto al medir la temperatura de la muestra de agua destilada en el calormetro a lo largo de un periodo extenso. Inicialmente, al llegar a un equilibrio trmico el agua y el calormetro arrojaban un valor que con el paso de los minutos tenda a acercarse al valor de temperatura ambiente lo cual demuestra que el exterior s afectaba al sistema adiabtico.Esto permite explicar por qu el resultado de la experimentacin no fue exactamente el verdadero. Pudo haber una pequea desviacin de datos por asumir que q=0.Un aspecto no relacionado al concepto de calorimetra, pero que fue afectado por la realizacin del experimento, fue la mejora de habilidades de laboratorio. Estas tambin fueron consideradas como fuente de incertidumbre, pues como error inherente a la primera experiencia en algn rea, no permiti que los registros que fueron tomados fueran del todo precisos. Un ejemplo claro de esto fue cuando hubo una diferencia considerable entre el momento en el que se hecho el aluminio al agua y el momento en el que se le tom la temperatura por ltima vez. sta pudo haber disminuido en ese lapso, lo cual afectara el resultado final del calor especfico. La prxima vez se entendern mejor estos accidentes y tratarn de ser evitados. Fue particularmente interesante aprender acerca de los procedimientos que tuvimos que llevar a cabo para llegar finalmente a hallar el calor especfico del aluminio, como por ejemplo como calentamos el aluminio hasta una temperatura cerca del grado de ebullicin del agua para luego sumergirlo en el agua fra y hallar una variacin de temperatura necesaria para aplicar las frmulas tericas. Esto fue particularmente interesante debido a que pudimos presenciar experimentalmente aspectos que hasta el momento habamos visto nicamente en un plano terico.Con el fin de facilitar la evaluacin de los datos utilizamos diversos procedimientos de anlisis de datos como el uso de tablas y grficas que nos ayudaron a organizar efectivamente los resultados brutos obtenidos durante el laboratorio para poder llegar a conclusiones precisas y certeras. Es de esta manera, que aprendimos ampliamente acerca de la elaboracin de tablas y grficos dado que tuvimos que organizar una gran y diversa cantidad de datos de tal forma que se muestre informacin estructurada y entendible con el fin de apoyar al anlisis de estos datos previamente mencionados.Por ltimo, aprendimos profundamente acerca de los artculos cientficos puesto que utilizamos el mismo tipo de formato, de tal manera que fuimos capaces de aprender detalladamente qu informacin estaba contenida en cada una de las nueve secciones de un artculo cientfico al hacerlo para este informe de laboratorio.

9. Referencias (Times New Roman 11, en negrita)

1. Chang, R. (2007) Qumica (novena edicin). pp. 227.2. Chang, R. (2010) Qumica (dcima edicin). pp. 269.