3.CONSTANTE DE UN CALORIMETRO Y CALOR ESPECIFICO DE UN METAL

Vista previa del material en texto

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA: CIENCIAS QUIMICAS
CARRERA: QUIMICA
GUÍA DE LABORATORIO DE QUÍMICA FÍSICA 2
PRÁCTICA No 2: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE UN CALORIMETRO
1. DATOS GENERALES:
 NOMBRES: 			 CÓDIGOS: 
	……………………………………		………………………………….
	……………………………………		………………………………….
GRUPO No.: 
DOCENTE: Ing. Carlos Medina
Nivel: Quinto PARALELO: A
LUGAR DE REALIZACIÓN: Laboratorio de Operaciones Unitarias
FECHA DE REALIZACIÓN: 	dd/mm/aa		
FECHA DE ENTREGA: 	 dd/mm/aa	
				
2. OBJETIVO(S):
2.1 GENERAL:
Calibrar el instrumento que nos permitirá estudiar procesos físicos y químicos en los cuales se producen cambios técnicos.
2.2. ESPECÍFÍCOS: 
(Describir en forma estructurada el o los objetivo(s) que persigue la práctica que responda a ¿Qué se hace…?; ¿Cómo se hace…? ¿Para qué se hace…?; y su grado de calidad)
3. MARCO TEÓRICO
El instrumento que se usa para medir el calor liberado o absorbido durante un proceso es el calorímetro adiabático. El cambio de temperatura (ΔT) del calorímetro es proporcional al calor (q) que el proceso libera o absorbe. Para convertir ΔT en q se debe calibrar el calorímetro. Esto supone determinar la constante del calorímetro (C). Se denomina constante del calorímetro a la cantidad de calor absorbida o liberada por las distintas partes del mismo (paredes internas, termómetro, tapa) cuando se aumenta o se disminuye, respectivamente, su temperatura en 1°C. Para estimar C se transfiere una cantidad conocida de calor al calorímetro y se mide el cambio de temperatura provocada en el instrumento. De la ecuación 
q = C x ΔT
Se despeja C y se determina su valor. Una vez conocida esta cantidad, es simple relacionar el cambio de temperatura del calorímetro con el calor del proceso usando la ecuación (2.1).
4. METODOLOGÍA
Para realizar la determinación se coloca dentro del calorímetro una masa conocida de agua a temperatura ambiente (m1) y se determina su temperatura (T1). Se agrega otra masa conocida de agua caliente (m2) a una temperatura conocida (T2). Se permite que ambas se mezclen bien y entonces se determina la temperatura final del sistema (Tf) y se calcula la constante del calorímetro es un recipiente adiabático, esto es, al sumar las cantidades de calor absorbidas o liberadas por los diferentes componentes de calorímetro es igual a cero: 
 		(2.2)
Desarrollando esta expresión: 
 	(2.3)
Despejando la constante del calorímetro , se obtiene esta ecuación
 C= 	(2.4)
Donde es el calor especifico del agua (4.184 J °). El calor específico del agua se define como el calor requerido para elevar en 1 °C la temperatura de un gramo de esta sustancia. Para obtener esta constante, haga lo siguiente: 
1. Vierta 75 ml de agua a temperatura ambiente ( ) en un vaso de precipitación de 250 mL previamente pesado. Pese nuevamente el vaso con agua y obtenga por diferencia la masa de agua a temperatura ambiente (). Vierta el agua en el calorímetro, espere un par de minutos y mida la temperatura ().
2. Calienta otros 75 ml de agua en un vaso de precipitación de 250 ml previamente pesado. Cuando la temperatura alcance un valor aproximadamente 70 °C (), retire el vaso de la hornilla y vierta el agua caliente en el calorímetro y tápelo. Pese nuevamente el vaso de precipitación y obtenga por diferencia la masa de agua caliente agregada (). Deje transcurrir unos 3 minutos mientras agita suavemente la mezcla presente en el calorímetro. Registre la temperatura final ().
3. Calcule el valor de C usando la ecuación (2.4).
4. Repita los pasos 1, 2 y 3 para obtener una réplica. Exprese el valor de C como Ċ ± s, donde Ċ es el promedio de los dos valores calculados de C, y s es la desviación estándar. Anotar este valor por que servirá para futuras prácticas. Conservar el calorímetro.
5. EQUIPOS Y MATERIALES:
· Calorímetro 
· Vaso de precipitación de 250 ml
· Probeta graduada de 25 ml
· Hornilla eléctrica
· Termómetro
· Varilla de agitación 
· Agua
Figura 2.1. Calorímetro a presión constante
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN:
· Cálculos y tablas de resultados.
· Análisis, observación, gráficos e interpretación de resultados.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Describir en forma lógica las conclusiones a que conlleven la práctica y las recomendaciones que sean pertinentes en relación a las conclusiones.
8. BIBLIOGRAFÍA:
Citar la fuente bibliográfica general, específica que sustentan la práctica con bibliografía existente en bibliotecas y debidamente actualizada (utilizar el estilo VANCOUVER)
9. ANEXOS: CUESTIONARIO
1. ¿Qué es un calorímetro y cuál es su propósito? Describa los componentes de un calorímetro.
2. Investigue otra manera de calcular la constante de un calorímetro. Describa el procedimiento.
3. ¿Qué es un sistema adiabático? De un ejemplo familiar de tal tipo de sistemas.
________________________
Ing. Carlos Medina
DOCENTE RESPONSABLE
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA: CIENCIAS QUIMICAS
CARRERA: QUIMICA
GUÍA DE LABORATORIO DE QUÍMICA FÍSICA 2
PRÁCTICA No 3: DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECIFICO DE UN METAL 
1. DATOS GENERALES:
 NOMBRES: 			 CÓDIGO(S): 
	……………………………………		………………………………….
	……………………………………		………………………………….
GRUPO No.: 
DOCENTE: Ing. Carlos Medina
Nivel: Quinto PARALELO: A
LUGAR DE REALIZACIÓN: Laboratorio de Operaciones Unitarias
FECHA DE REALIZACIÓN: 	dd/mm/aa		
FECHA DE ENTREGA: 	 dd/mm/aa					
2. OBJETIVO(S):
2.1 GENERAL:
Determinación del calor específico de un metal por calorimetría.
2.2ESPECÍFÍCOS: 
(Describir en forma estructurada el o los objetivo(s) que persigue la práctica que responda a ¿Qué se hace…?; ¿Cómo se hace…? ¿Para qué se hace…?; y su grado de calidad)
3. MARCO TEÓRICO
El calor especifico de una sustancia, denotado por s, es un parámetro físico que corresponde al calor requerido para aumentar la temperatura de 1 gramo de sustancia en 1 ° C (de 14.5 ° C a 15.5 ° C). El calor específico es una propiedad intensiva ya que no depende de la cantidad de sustancia presente. Cuando se conoce el calor especifico y la cantidad de una sustancia, entonces el cambio de temperatura de la muestra (ΔT) se relaciona con la cantidad de calor absorbido o liberado en un proceso dado. La ecuación con la que se calcula tal cantidad de calor es,
q = m s ΔT
La tabla que se incluye a continuación, lista los calores específicos de algunas sustancias comunes.
Tabla I. Colores específicos de algunas sustancias
	SUSTANCIA
	S (J/(g.°C)
	S(cal/g.°C)
	Agua
	4.182
	1.0
	Aire seco
	1.009
	0.241
	Aluminio
	0.896
	0.217
	Bronce
	0.385
	0.092
	Concreto
	0.92
	0.22
	Hielo (0°)
	2.09
	0.5
	Plomo
	0.13
	0.031
	Vidrio
	0.779
	0.186
	Zinc
	0.389
	0.093
4. METODOLOGÍA
1. Coloque en el calorímetro una masa conocida de agua a temperatura ambiente (m1) Mida la temperatura del agua y regístrela como T1.
2. Pese el trozo de metal. Sumérjalo en el vaso de 250 ml con agua y caliéntelo hasta ~ 100 ° C. Cuando alcance tal temperatura apague la hornilla y mida la temperatura del agua (regístrela como T2). De inmediato, usando la pinza, trasfiera el metal caliente al calorímetro y tápelo. Agite suavemente el contenido del calorímetro para obtener una temperatura uniforme. Espere hasta que la temperatura llegue a un valor estable (unos 3 minutos) y registre esta temperatura como T3.
3. Repita los pasos anteriores para obtener un segundo dato. Para determinar el valor del calor especifico del metal usado, se utiliza el criterio de adiabaticidad del instrumento, como sigue: 
 			(3.2)
Esto es,
 	(3.3)
Despejando el calor especifico de metal, 
 		(3.4)
En la ecuación (3.3), C es la constante de calorimetría que usted determino en la práctica anterior.
4. Calcule el error porcentual cometido en su determinación comparando elvalor experimentalmente obtenido, , con el valor que aparece en la tabla, (consulte este valor en la tabla I) usando la ecuación 
5. EQUIPOS Y MATERIALES:
· Calorímetro 
· Termómetro 
· Vaso de precipitación de 250 ml
· Hornilla eléctrica
· Balanza
· Trozo de metal
· Pinzas 
· Agua
6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN:
· Cálculos y tablas de resultados.
· Análisis, observación, gráficos e interpretación de resultados.
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Describir en forma lógica las conclusiones que conlleven la práctica y las recomendaciones que sean pertinentes en relación a las conclusiones.
8. BIBLIOGRAFÍA:
Citar la fuente bibliográfica general, específica que sustentan la práctica con bibliografía existente en bibliotecas y debidamente actualizada (utilizar el estilo VANCOUVER)
9. ANEXOS: CUESTIONARIO
1. ¿Qué es el calor específico? Para que propósitos prácticos, ¿Qué utilidad tendría conocer el calor específico de un material?
2. Suponga que debe construir la cubierta de un artefacto que estaría sometido a altas temperaturas y para su construcción dispone la lámina de los metales A y B. Se conoce que A tiene un calor especifico de 0.13 J g-1 ° C-1 y el de B es de 0.89 J g-1 ° C-1. ¿Cuál metal usaría? Razone su selección.
3. De la tabla I se observa que el calor específico del agua líquida es prácticamente dos veces mayor que el del hielo. Encuentre una explicación química a este hecho.
________________________
Ing. Carlos Medina
DOCENTE RESPONSABLE