Manual LBCII

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LABORA丁ORIO DE CIENC!A BAsICA II
SEGUNDO SEMESTRE
UNlVERSiDAD NACiONALAUTONOMA DE MExICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA
AUTORES:
QUM. JORGE RIVAS MONTES
I・ Q. ENRIQUE GIしFLORES
I・ Q EDUARDOしOYO ARNAUD
QUIM. PATRICiA FUENTES VELAzQEZ
Q. F. B. GEORGINA ROSALES RiVERA
M" en C. FEしIPE VAzQUEZ GUTIERREZ
QU帆IMELDA VEしAzQUEZ MONTES
Q. F. B. GERMÅN RAMIREZ MEDINA
LABORATORiO DE CIENCIA BÅsICA
Segunda edici6∩
2008
Te「cera 「eimp「esi6n
2013
UNlVERSIDAD NAC-ONAL AUTONOMA DE MExICO
FACULTAD DE ESTUD-OS SUPERIORES ZARAGOZA
麗轟
EL PRESENTE MATERIAL DIDÅcTICO ELABORADO POR DlVERSOS PROFESORES
DEL LABORATORIO DE CIENCIA BÅsICA, ES UNA RESPUESTA A LAS NECESIDADES
DE LOS ESTUDIANTES.
EL CONTENIDO DE CADA UNIDAD ES　しA BASE PARA　しA COMPRENSI6N Y
REAしIZACION DE LAS DIFERENTES ACTiVIDADES DESTiNADAS A」 ALUMNO; QUIEN
ADEMAS CONSULTARA uI BiBLIOGRAFiA CORRESPONDIENTE PARA FORMAR UN
MARCO DE CONOCIMIENTOS RESPECTO A LOS EXPERIMENTOS DE CADA UNIDAD.
Q. F. B. GERMÅN RAMiREZ MEDINA
Dr. FELIPE VÅzQUEZ GUTIERREZ
CONTENIDO
P　G 
GENERAしIDADES 1 �1 
.1nt「oducciOn �1 
2,巨icu「so 30b“t● �2 
.1eIVOSgene「ales 4M●’′“ �2 
.ate「IaIdIdactiCO 5丁b’ �2 
・raaJOdelabora(o「IO 6巨 �3、 
.vaIuacIOn 7丁’d �4 
.eCnICaSeiabo「atoriO 8M(’ �5 
.ae「laldelabo「ato「IO 9ReglamentoId �5 
generaeIabo「ato「IO IDeI �6 
aSaCCiOneSnOPe「mitidas ”.Deloscambiosdeg「upo 用DI �6 
6 
.eaasIStenCIa iVDi �6 
.eusodeIasinStalacIOneS VDeltb’ �6 
「aaJOene=abo「atoriO ViDI �7 
.epedIdode「eactIVOS ViIDI’ �8 
.eP「eStamOdemateriaI ∨用Dl �8 
.eaevaIuaci6n IXRh �8 
.eCaZOdeInforme XV● �9 
.　a「IOS �10 
UNIDAD:CAしORIMETRIA �11 12 
1.Objetivosintemedios 
2.1nt「oducci6n �13 
3.CaIo「ytempe「atU「a �13 
3.1.CaIo「 �13 
3.2.PIOPagaCi6ndelcaIo「 �13 
3.2.1.Conducci6n �14 
3.2.2.Conveccj6n �15 
3.2.3.Radiaci6n �∴1了; 
3.3.Temperatu「a �18 
3.3.1.Deteminaci6ndelatempe「atu「a �19 
3.3.2.Escalaste「momet「icas �20 
4.Calo「ycambiosdeestado �23 
5.CaIo「espec緬coycaIo「fa �24 
6.Ecuacioneste「moquimicasyしeydeHess �25 
6工Calorde「eacci6n �26 
6.1.1.CaIo「decombusti6n �27 
6.1.1.1.Procesodelacombusti6n �27 
6.1.2.Calo「deneut「aiizaci6∩ �29 
6工3.CaIo「dedisoiuci6n �31. 
7.EntalpiayEne「gialnte「na �31 
8.Calorimet「ia �34 
8工Calo「imet「OS �34 
8.2.Tiposde∞Io「imet「OS �36 
十Eje「Cjcios「esueltos. 10A’d’ �十9 
.PenICe 11PII �l58 
.roOCOOdeIosexperlmentoS Experimentol‥Calibracj6ndeuncalo「imetfo Expe「imento2:CaIo「dediso-uci6ndelCa「bonatodeSodio �l66 
67 
68 
anhid「o E 
XPe「lmentO3.Detem-naC'6ndeIca-o「deReaccj6n �69 
(des∞mPOSici6n)deIH2O2. 
12.ProbIemarlO �70 
13.BlbIIOg「afIa �74・ 
UNIDADVi・E � .QU旧BRIOQUMICO 且● �75 
qul=b「IOqUImICO ○’ �76 
bJetIVOSlnte「medlOS �77 
1.Int「oduccIOn 2E’ �78 
.quIIIb「IOquimICO 3」dA“’ �79 
薫薫器tedeEqu・lIb「IOl 6P“’dH �80 
84 
84 
.「inCIPIOe.LeChate=er-Braun 7F( �85 
.aCO「eSquealte「anelEqu-lIb「一OQuIm-CO 　71Ef �85 
.eCtOdeIoscamb-OSdeco=Cent「aCj6nenlacondicj6nde �85 
equiIib「io. 72 
..EfectodeloscambIOSdep「esi6ne=lascondicionesde �86 
equ帥brio � 
7.3.Efectodelos∞mbiosdetempe「atu「aenlascondiciones �87 
deeqし冊brio 
8.ProductodeSoIub描dad �87 
8.1.ApIicacionesdelP「oductodeSolubiIidad �89 
8.1.1.Pa「acaIcuIa=asoIubiIidaddeunelectroIitoaIa �89 
concentraci6ndesusionesenunasoIuci6∩ 
satu「ada 
8.1.2.Pa「ap「edeci「lascondicionesbajolascuaiesse �90 
Puedefoma「unp「ecipitado. 
8.1.3.Pa「ap「edeci「Iascondicionesbajolascualesun �92 
sdidoeIect「oIitopuedese「disuelto 
8.1.4.Formaci6ndeuneIect「olitod台biI �　93 i 
8工5.Fomaci6ndeionescompIejos �93 
8.1.6.Po「cambiodevaienciadeunidndeunproceso �94 
deoxido「educci6n 
9.EfectodeilonComun �94 
10.EfectoSaiino �97 
11.Eje「CicIOS �97 
Expe「imentol‥Eqし両b「iohomogeneo �100 
Expe「imento2:Equ帥b「iohete「OgeneO �101 
Expe「imento3‥A=alisisdecationes �102 
‘13.P「obIemarIO �103 
14.BibIiog「afia �108 
iUNIDADV-l:ANALIS-SQUIMICODEしAGUA �109 
甲一SISquIm'COde-agua �110 
ObjetlVOS �110 110 
甲u竺 
ITrab竺Iabo二°’O �111 
lOb」etlVOS’nt二OS �111 
1.1ntroduccIOn �113 il13 
Il.1.Elagua 
Il.2E-aguaenIanaturaleza �114 
Il.3Fuentesdeabastecimiento �115 
ll.4.AguapotabIe �‖16 十17 
Il.5.Aguaneg「a 
2.AnailSISdelagua �117 
l3’Toma.demuest「a �118: 
l4’Expe「’mentOS �118l 
I4・1Expe「ImentOl:Determjnacj6ng「avjm軸cadesu-fatos �118 
l42Expe「一mentO2:A-cali…dadenagua �120 
l4.3.Expe「lmentO3:Ca-cioymagnesioenagua �120 
4.4.ExperImento4‥CIo「u「ose…namuest「adeagua �121 
l5P「oblema「iO �122 
6.BIbilOg「afia �126 
GENERALIDADES
Jorge Rivas Montes.
P「of. de tienpo completo.
1. 1NTRODUCCION.
“Pa「 llegar a le ve「dad, tenemOS treS Caminos p嘩:ほobservaci6n de la naturaleza, la
reflexi6n y le expe面nentac博n. La observacめn 「e∞ge los hechos,ね「e¶exien tos csombina y
eI experimento verifica les 「esuItados de le combinaく殖m"
Denis Diderot
(1713-1784)
Con este labo「atorio, Se ∞nCluye la p血〔era etaPa del ap「end zaje de les princ直ios de los
m6todcrs de lebo「atorio para Quimica Ino「ganica y Fisicoqu血ica que se inicio en el
Laborato「ie de Ciencia Basiea I y a su vez, Se COntinua「急∞n el ca「acte「 formativo de la
etapa te6ricoi)raCtica de … Iabo「ato高o que sirve de int「oduccien aぬp「actica p「ofesional y
en eI que di(lacticamente, eSfan integ「adas experiencfas que irNOIucran a -Ia Quimiea
inorganjca, y a息Fisieoquimica. Asirnismo, eSte laboratorio servi胎de plataforma para
estudfa「 P「Oblemas te6ri∞-P略cticos de Quimica Orgchiea que se tratafan en eI siguiente
Laboratorio de CieI↑Cia Basica川.
La coiumna vertebral de este Labo「ato「ie continua siendo eI metodo expeTimental y el
ap「endlizaje se planteara a traves del m6todo maye蘭∞ y heu「isti∞・ Entendido ’el primero
COmO eI aprendieaje guiedo po「 P「eguntaS id6neas que conduzcan al descub「irniento causaI
dei fen6…enO eStudiado. EI segundo (el heuristico), COmPrendido como el m軸O qUe POne
aI estudiante en la posiei6n de un investigado「, eS deci「, descubrir por si mismo, dentro de lo
POSible y hasta donde el experimento to pemita. tos con∞PtOS, leyes, etC., en luga「 de parti「
de eiIos. Lo anterior sienifica que, ei expe面nento seral el generador de conocimientos
“emp師cos”, PO「que la p「actiea se teoriza y la teo「ia se practica.
Es pertinente hace「 hincapie en que el Labo「atorio de Ciencie Basica =, CumPie una funci6n
di∞t6mica 「especto a las asisnaturas te6ricas, dado que en aゆnas unidades senIira como
anteced飢te y en Otras ∞mO COnSeCuente de elIas. La p「imera situaci6n sゆ1ifica que en
deteminadas unidades, se eStudiaran a也unos temas p「irneramente en e=aborato「fo, ∞mO
SeねeI caso dei Equ帥b「ie Quinieo en tos que se adqu油ran …a Serie deconocimientos a
Prie「i que POSte「iormente se略n reafirmados, Por ejempto, en la unidad V de Fisicoquimicaし
しa segunda (COnSeCUente), quiere deci「 que primero o pa「alela…ente_ a=aborato「ie, Se
estudlfarかtemas en aゆuna asienatura de teoria. 「eIacionados con ciertos temas de L C. B.
町b que ac「ecenta「a eI ap「endieaje cuando en e=aboratorie se =eve ei terreno de la p「axis.
Se tiene como ejempIo que en la asismatura de Quimica i, Se eStndie una int「Oducci6n a la
Termoquimiea en la unidad = y en Fisic印uimica I, CaSi paralelamente a=aborato「io, Se
estudia「an e「=a unidad冊t6picos refe「entes a la Tem10dinamica, P「OCeSOS Te「modinamicos
(entalpia) y Termoquimica (Ca涌metro, Cambio de entaIpia en reaccIOneS, caIo「 sensibIe.
etc.)
9
EI Labo「atorio de Ciencia Basi∞ II・ eS u旧aSignatura te6「ico-P「acticate observaci6n y
eXPe「imentaci6∩・ entendida 6sta como la asignatu「a po「 la que eI estudiante puede log「a「
SOluciones a les p「obIemas pIa=teados en e- campus expe「imental' PerO Siemp「e
enma「Cadas dentro de Ios conocimientos adqu朋os en -as mate「ias de t∞「ia o en los
derivados del expe「imento' POrque eSte eS tambie∩ generador tanto de experiencias
P「aCticas como de conocimientos. Asi este -abo「ato「io propicia la rea-izaci6n de t「abajos
eXPe「imentales en Ios que el estudiante observa' 「eflexiona・ fomu-a hip6tesis, eXPerimenta,
Critica・ discute言nterpreta y descubre ∞nOCimientos y t6cnicas, guiadas p○○ Ios Iineamientos
del metodo expe「imentaI.
しa asignatu「a consta de lO creditos y se l-eva diahamente dura=te dos horas,Io que ha∞ Un
to(al de lO ho「as.' a ia semana. E- tipo de ense範…Za eS activa y no se imparti「an cIases
OrtOdoxas' Sino que cada …idad se revisa「an aIgunos temas siguiendo -os Iineamientos que
La mate「ia es impartida por profesores de diferentes disc榔nas cien胴cas y cada g「upo se
divide en cuat「o subgrupos・ lo que pemite a -os p「ofesores atender mejor a Ios alumnos.
3 OBJETIVOS GENERALES二
1.- Reiacione y apIIque los conocimje=toS adquiridos en 'a teo「ia al efectua「 su t「abajo
P「aCtico en e=aboratorio.
2. identifique ios pr-nCIPios generaIes que 「igen eI comportamiento de los fen6menos
SOmetidos a estudio.
3.- Desarro=e:
3. 1. un? metOdoIogia de t「abajo al 「eaIiea「 10S eXPe「lmentoS en eI labo「ato「io.
3 2. su hab舶ad cientifica pa「a djseha「 expe「jmentos en eI laborato「io.
3.3・ Su habilidad p「actica en Ia bdsqueda de info「maci6n b輔og「afica.
3.4. sus dest「ezas manuaIes ai maneja「 e- material,印uipo, instrumentos y sustancias
P「OPias de cada expe「imento.
4.- Acrecie=te Su inte「6s o motivaciones po「 eI t「abajo expe「imentaI en eI Iabo「ato「io.
5.- Vaiore ia jmportancia deI t「abajo p「actico en su fomaci6n tecnico cientmca.
MATERIAL DIDÅcTICO
E而ate「ial didactico deI Labo「ato「io de Cie=Cia Basica冊a sido elaborado como una guia
introducto「ia a temas que se IIeva「an a la pfactica en e。abo「ato「io’Sea anteS O despues de
que se estudien en ei cu「so te6rico co「respondiente.
Por Io tanto, eI materiaI didacti∞ no Pretende sustitui「 en ning血mome=tO a ios lib「OS que
t「atan con mayo「 p「ofundidad aIgunos de esos temas.
Las unidades de que ∞nSta eI Laborato「io son tres:
Unidad V, Temodinamica (caIorimet「fa)
Unidad Vl, Equilibrio Quimic○
Unidad V=, P「OyeCtO
Cada unidad consta de:
a) Nomb「ey n心me「O de la …idad.
b) Lista de contenido, en la que se Iistan los胎minos y conceptos de que consta Ia
unidad.
c) Objetivos que gufan aI estudiante en la ap「ehensi6n de 10S COnOCimientos cuyo
Iog「o se p「etende con Ia unidad.
d) lntroducci6n en la que se justifica y pIantea eI pano「ama generaI de Ia unidad.
e) Desar「o=o de 10S temaS, en eI que se exbone de una foma sucinta el contenido
te6「ico de la unidad.
f) Eje「cicios pa「a que eI estudiante tenga川na guia hacia la resoIuci6n de p「oblemas
COmO techcos de apiicaci6n.
g) Expe「imentos, Parte meduiar de la …idad, en la que se da eI tituIo deI
expe「imento, los objetivos, aCtividades y b鞘ografia conc「etas pa「a desa「「O=a「
COr「eCtamente eI experimento.
La unidad V, Te「modinamica (calo「imet「ia), Se emP「ende ei estudio de la coIonmetria
expe「Imental y a trav色s de e-Ia se p「etende fam-1ia「iza「 a。ecto「 COn la deteminaci6n de los
cambios ene「geticos y la fo「ma de cuantifica「los.
La unidad VI, e- EquiIib「io Quimico, Se eXPOne en foma gene「al e=ema que aba「Ca
equiIib「ios quimicos en sistemas homogcheos' heterogeneos巾aiiza co…na aPIicaci6n aI
analisis quimico cualitatlVO.
Con la unidad V=, P「oyecto 「efe「ente al agua, Se t「abaja「a de ser posibIe con un p「ObIema
「eaI, enCaminado a血st「a「 …a Se「ie de tecnicas p「opias del an訓sis cua=titativo y a su vez
se introduzcan a temas como la g「avimet「ia y volumetria que son de ta=ta utiIidad pa「a ei
Bi6logo,eIQ. F. B.yel上Q.
5.- TRABAJO DEしABORATORIO
En ei Labo「ato「io de CIenCia Basica =. lo que se busca, nO eS la t「ansmisi6n de
conocImientos en fo「ma t「adicionai ni la expe「imentaci6n “蛙は塗", Sino fomenta「 una actitud
cientifica, eS decir. observa「, eXPe「imenta「 y describir con p「ecisien los fen6menos; a 「aZOna「
a partlr de =n COnjunto de hechos y datos; a infe「i「 y extrae「 conclusiones de las
剛
Observacio=eS. Po「 io tanto‘ Io mas importa=te nO eS -a 「etenci6n de res=ltados, Sino la
COmPrenSi6n e interp「etaci6n de eiIos.
Pa「a log「ar 10 anterior’Sera meneste「 trab垂「 ∞n la guia metodo-6gica mostrade po「 eI
m6todo expe血ental. No esta po「 dem泰' ha∞「 hincapie en que un expe「imento debe se「
reProducibie y exacto' Io cuaI se -ogra una vez dominada y depu「ada la tecnica. Esto es
PartieuIamente importante en e- caso de la unidad V・ Asi mismo, eS importante el uso de
testigos o blancos que permitan ∞nfima「 -a p「esencia o a=SenCia de alg…OS eIementos
COmO Se eStudia「a en la …idad VI y Vlし
Po「 taIes motivos' el trabajo de iabo「atorio se ve「a desde -a siguiente 6ptica:
a) Revisi6n y discusi6n de Ios o鴫twos, tantO de cada tema, COmO de Ios
expe 「im entos.
b) Investigaci6n b酬Qgr到ica de los p…toS de las actividades,
C) Discusi6n de las actividades.
d) Discusi6n dei pIan de trabajo.
e) Realizacj6n deI experimento.
f) Ent「ega de=nforme.
g) Discusi6n generaI de la unidad.
6・- EVAしUACION
Pa「a evalua「 el profeso「 「euni「a evidencias de los ap「endizajes Iogrados po。os alumnos,
empIeando Ios siguientes inst田mentOS:
1.しista de cont「oI de actividades　　　50 %
2. lnforme escrito　　　　　　　　　　20 %
3. Exame= ParCiaI　　　　　　　　　30 %
Co= fa lista de cont「ol de actjvidades・ Se eVa-ua「a todo Io concemiente a- t「abajo p「actico
eStO InCluye' entre Ot「aS COSaS言a apIi∞Ci6n del m6todo expe血enta=a limpieza (antes,
du「ante y despu6s) de cada expe血ento, el conocjmie=tO te6rico aplicado o gene「ado en eI
expe「jmento' la discusj6n de Ias actividades partieulares de cada experjmento, etC.
En e。nforme esc「一tO, Se eVaI。a el expe「imento individuaImente en t台「minos de su contenido,
destacando de eIIo eI 「esume=, la discusidn y Ias concIusjones.
La eIabo「aci6n del info「me sigue -os -ineamie=tOS de un artic=lo cient雁o y ademas inc一=ye
anteS de la b酬og「afia' … PequeFio apartado que involuc「a eI costo del expe「imento.
La eval=aCi6= Se COmPleta con e- examen pa「cla一; en eSte' e1 75 % de las p「eguntas tiene
reiac面d'「eCta COn Ios experimentos 「ealizados y e1 25 % 「estante con alg…OS COnCePtOS,
PrOblemas y aspectos de Ia teo「ia.
】2
7.-エEcNICAS DE LABORAroRro
Para　∞mPIeta「 el cido referente a tos m6todos be Iaboratorio, Se tOma「an　∞mo
antecedentes tos ap「endidos en el lebo「atorio anterio「 y se ∞nClui「a ∞n:
a) Determinaci6n de pH.
b) P「ecipitaci6n.
C) TituIacめn.
d) Determinaciones de caIo「
e) Reacciones de identificacien.
f) Toma de muestras.
g) Determinaciones g「avimet「icas.
h) Determinaciones volumetricas.
Los mctodos aprem闇os en eI Laboratorio de Ciencia Basica l, Se eX向ifan como 「equisito y
se califiea「an como bien o ∞mO maI, SObre todo el uso de la bala=Za. AI 「especto, Cabe
acfara「 que de e"as existen diferentes t吟os. por b que si no ∞rro∞ ∞mO Se uSa, Se
∞nSulfafa eI manual de ope「ac治n o se le dira aI p「ofeso「 en turno para evita「 cuak]uier
COmPOStura.
℃- MA丁ERIAL DE LABORATORIO
El ∴alu…O, debera p「oveerse, anteS de inieiar el trabajo practlco de laboratorie, deI materfal,
utiles y accesorios indispensables para e1 6ptinro desa町O=o deI trabajo experimentai. A
COntinuaci6n se menciona parte deI mismo.
●　1Bata
●　1 Term6metro
o I G「ad剛a
●　1Embudo
'　1 Pisetade250ml
●　PapeI pH con escaぬcroma面ca y …me面ca
・ Pape=i旧。
. 10 F「ascos amba「de 30mI con gotero
・ 1 Es∞bilton y accesorios para fa iinlPieza
. Accesorios dive「sos como etiquetas同jeras, dete「gente, etC.
Pa「a cuakluie「 aclaraci6n, COnSUIta「 aI p「ofesor.
9.- REGLAMENTO臆皇ENERAL DE LABORATOR坦
Bajo este 「ub「o se encuentra=一as diferentes accjo=eS que Pemiten optimizar e- ap「endizaje
mediante el uso adecuado de las insta-aciones en el -aboratorio y de ios 「∞u「SOS fisicos
(equipo言nstrumentos, material y 「eactivos),
l. E2E上AS ACCIONES NO P駅MITIDAS
l. SoIicjta「 mate「iaI de Iabo「atorio a ot「os interlaboratc涌os.
2. T「abaja「 fue「a de ho「ario y en otro Iabo「atorio.
3. Come「了uma「 e ingerir bebidas de cualquie「 indoIe dentro del Iabo「atorio.
4. Tira「 desechos en los canaies o vertederos.
5. Realiza「 expe「imentos sin autorizaci6n y aseso「ia.
6. AIma∞na「 reactwOS O SuStrae「-os para uso p「opio.
7. Queda「se con materiaI sin autorizaci6n deI p「ofeso「.
8. Solicitar 「eactivos sin la auto「izaci6n de- p「ofeso「 y en e- momento mismo de 「eaIizar
Un eXPerimento.
9. Hace「 anotaciones en pedazos de papei.
1 0. Pema=e∞「 en e。aboratorie 「eaIぬndo cosas ajenas a Ios expe血entos.
=・ E2E LOS CAMBIOS DE GRUPO
l. No es posible hace「 cambios extraoficia-es ni de aseso「 ni de grupo.2. Los cambios de grupo se t「amita= en Servicios Escolares en e- pe「iodo destinado pa「a
estefin.
冊・ E2EしA ASISTENCIA
l. Existe …a toIe「ancia pa「a Ia ent「ada al labo「atorio de lO minutos ∞mO maXjmo.
2・ Ser-c前side「a「a como 「eta「do一一a ent「ada a=abo「atorio despues de la toIerancia
estipuIada.
3. Por cada t「es 「eta「dos, Se COmPutarfuna faIta.
4. Se 「equie「e … 90 % de asiste=Cia pa「a pode「 p「esenta「 cua-quje「 eva-uaci6n (excepto
la ext「ao「dinaria).
IV・旦EL USO DE LAS INSTALACION墜
1 Es responsab胴ad de todos cuidar -a conservaci6= y P「eServaCi6n de Ias
instaIaciones del ′abo「ato「jo,
2. Los profeso「es que trabajan e……iso labo「atorio' eStan auto「izados a 「ep「ende「 a
Ios alumnos que cometan desmanes y hagan maI uso de Ias instaIaciones.
3. Los Iaborato「ios son luga「es de t「abajo y no de reuniones sociaIes.
14
∨. DEL TRABAJO EN乱LABORATORiO
l. Nunca escndarse en b que dicen o hacen Ios demas, Para justificar sus actos・
2. Usar las medidas de seguridad mas adecuadas, de acuerd。 COn Cada experimento,
Para eVita「 accidentes.
3. Antes de i=ieia「 cualquier experimento, se debe「a11 investiga「 Ias propiedades ftsicas,
quirnieas y toxicas de cada sustancia que vaya a emplea「一aSi como as medidas para
prevenir accidentes y prestar lce prime「os aux梱es a u= nivei tai que se este
cLaram飢te en COndicienes de actしIar ∞n P「OPjedad飢Cua申uier eventualidad.
4. Para poder real屯a「 un expe面nento. este debera ser 「evisado y autorizado por eI
P「Ofeso「.
5- EI no cump旧con las actwidades senaIadas e= bs p「OtO∞toS de cada expe「irnento y
las indieadas por el p「ofesor, amerita mala nota y dependiendo del ndme「O de 6stas
no podra ac「ed船「 le lista de controI o control y hasta eI expe「irnento mismo y por
ende el cicIo de Laborato「ie.
6. No usa「 Ia linea de vac博Dara SeCa「 el mate「fal.
7. Para usa「 co「rectamente eI vacio, Siemore se ∞繭ur胞t「ampa (COn meZCla
frigorifica o sucedanea) entre el sistema y l紺hea de vacio"
8. La baIanza analltica debe empiearse excIusivamente ouando se 「equiera pesar
Cantidades cuyo peso no exceda de l g「ame.
9- La pe「sona que maurate o haga maI uso de Ia baIanza analitica sera 「eprobado
automaticamente.
10.Para hacer uso co「recto de la baIanza analitica es indispensable usa「 Siempre Io
Sゆu冶nte:
10 1. B「ocha pequefta
lO 2. Recipiente pera pesar (Vidrie de retoj o sustitしto id6∩∞ y nO Un Pedazo de
papeI).
10.3. Espatula peque臼a.
104.しib「eta paraanota「.
10.5. T「apo para asea「el area de la balanza antes, dura=te y despu6s de pesar
= Cuando se observe que un equ小O O instrumento que no funciena bien, aVisa「 de
Inmediato aI p「Ofeso「. No trata「 de 「epara「io
12.Por ning血motivo, deberan pemanece「 bs aiumnos en los lebo「atortos' urほVeZ
terminado ei periodo de inst田CCi6∩.
13.Todo apa「ato e脚co que no se use roalanza, eStufa, eXtraCtO「, CamPana. etC・)
debe「a ser desconectado.
14.La =mpieza de=uga「 de t「abajo debe se「 「ealieada antes, du「ante y despu全s del
experimento.
15.En caso de accidente, 「eCurri「 de inmedfato aI firral dei edificie A-609 B, en donde se
encuent「a eI medico en eI tumo matutino y otro en eI tumo vespertino・
16. Una vez terminado un experimento, se tendra un maximo de dos sesiones pa「a
ent「ega「 e=nfome correspondiente.
17.En caso de que no se teminen les expe面nentos en el tiempo estipulado' nO habra
periodo de 「eposicien para e"as y so嶋itar aI p「ofeso「 s= autOrieacien para ret釧er
algtln material.
VI・旦呈LPEDIDO DE REACTiVOS
l. Los reactivos se solicitafan en e- edificio W PBOl. con 24 ho「as de anticipaci6n y
ademas en eI vale para reactivos, Se anOtaf紬os sigujentes datos:
a) Ca問ad' unidad・ nOmb「e quimi∞・ Sin6nimos quimi∞S y CIave
b) Cuidados especiales pa「a evitar contaminacj6∩・ aCCidentes. descomposici6n
PO「 efecto de Ia luz, el aire- Ia humedad, etC.
C) Pa「a Ios 「eactivos IIquidos se entrega「aしn reCipie=te limpio adecuado y con
una etiqueta que no se despegue faci-mente y que tenga eI nomb「e deI
2. Si las canIidades de Ios 「eactivos pedidas en e一va-e son excesivas, nO Se Surti「a 6ste,
3. En todo caso se observa「a両as disposiciones que se indiquen eI la coo「djnaci6n de
Iaborato「ios (antes CERFYS).
V=・ BE±PRESTAMO DE MATERIA[
1. No se presta「a materiaI considerado como basi∞.
2. EI material empieado en cada experimento・ Sera SO-icitado en un comodato por eI
alumno en e。nterlaboratorio’PreVia autorizacich de申Ofeso〇・ E- a-umno presentara
Su C「edenciaI vigente‘ Para el p「estamo de dicho material.
3. EI p「ofeso「 autoriza「a por cada a-umno o equjpo de dos exc-usivamente … COmOdato
Pa「a mate「iaI y no va「ios en e=「anscurso de- experimento.
4工a soIicitud de pfestamo de material se ha∞ PO「 equipo (2 pe「sonas) y no po「 g田POS.
5. En caso de que ei material p「estado sea ext「aviado o roto te=d「a que se「 「epuesto sin
excepci6n aIguna.
6. EI alumno que aI te「minar eI cjc-o esco-a「- adeude mate「ial, nO tend「まde「echo a
P「eSenta「 eXamen finaL O a la inscripci6n aI siguiente cicIo.
7. Revisa「 el bue= eStado de- material p「oporcionado por e。aborato「ista; en CaSO de
enCOntrarSe dete「io「ado・ anOtarlo en eI comodato so pena de 「egresarIo en buen
estado o jnciuso paga「Io.
∨川・旦呈臆しA EVALUACION
La evaIuaci6n del trabajo de Labo「ato「io de Ciencia Basica se「a individual aunque se trabaje
1. Para tener de「echo a p「esenta「 un examen (ParCial u ordinario) es 「equisito tene「
nOtaS P「Obato「ias en cada expe「imento en -a lista de ∞ntro- y en el info「me.
2. En caso de no aprobar alg血experimento・ eSte Se tend「a que 「ealizar hasta que sea
ap「Obatorio
3. S川a lista de cont「ol no es aprobada' Sera neCeSa「io apiica「 un examen hasta
ap「Oba「la' en CaSO COnt「ario no se pod「a continua「 con el sjguiente expe「imento.
4. Existen dos pe「iodos o「dinarios de examenes.
5.日examen ext「ao「dinario es te6「ico-P「細co y consta de todas las unidades de cada
6. Cada aIumno se「a 「esponsab-e de conoce「 opo巾namente y lIeva「 un 「egist「o de sus
Cal師eacio=eS' tantO POr unidad como po「 labo「ato「io.
16
lX. RECHAZO DE INFORME
l. E=nfome se entrega al asesor y ∞nsta de lO paginas como maximo, eSCrito a
maquina o a computadora, a doble espacie y con ma「genes; Siguiendo ei fomato
ante「ior descrito. La pagine de la portada y eI espacie empleado e= tabIas- g「aficas y
esquemas son‘adieionales.
2. Si no se cumple con eI indso uno, Se 「eg「eSa el infome dando ∞rro PI紋o una ses治n
Para Su ∞r「eCCiらn y Ia calificacien sera e"otal menos uno.
3. Una vez aceptado e=nfome se 「evisa; S ro eS aprobatorie se da oportunided de
voiverlo a hacer para ent「ega「to en una semana como maxirno; La caiificaci6n se略el
totaI menos uno.
4. Si no se cumpしe・∞n el ntlmerO t「eS se le da aI aIumno otra opo巾」nidad para
eIabora「b en una semana ∞mO maXilro Pero se Va a eXamen Ordinario.
5. Si no oumple con ei inciso cuatro 「eprueba el expe「imento.
6. La飢t「ega del infome fuera de tiempo hace bajar un punto Ia ca嗣caci6n de este por
cada sesi6n.
7. La esc「itu旧de la biblieg「afia consu惟Ida de acuerdo a los siguientes ejempIos.
旦BROS.
Auto「 (S), Titule地, Edieien佃i es le la no se indica), Volumen @ es mas de uno), Editorial,
Lugar, Pags., A吊O.
出払NUALES.
“Nomb「e deI Manuai". Edici6∩, Editor en Jefe o Autor, EditorfaI, Luga「, Pags., A斤o∴
REVISTAS
Auto「 (S), Abreviatura lntemacionaI de la Revista, y±., Pag. lnieiai. (A斤os).
ENCICLOPEDiA.
“Nomb「e de la encick〕Pedia”, Titub deI Tema Consu他do, Ediei6n, Edfbrial, Luga「. Vo上
Pags.,Aho.
TESIS.
Auto「 (S), Titulo deはTesis”, Tesis de Lic飢Ciafu「a, Maestria o Docto「ado (Seg血sea eI
CaSO), Unive「sidad, Luga「. Pags., A刷⊃"
Auto「 se esc「lbe: y, aPe=ido patemo ∞mP厭。, lniciales deI ape冊o matemo y nombre.
EjempIos
LIBROS
Ma「on H.S and P川ttOn F C., “F…damentos de FisieoquimICa". 4a. Limusa-Wiley, Mexico, D.
F., 301-3, 1973
17
“The Me「ck Index", 8寄・ P. G. Stencner' We「ck& Co.'一=c・・ Rahway' N. J.' ∪・ S. A., 198, 1968.
REVISTAS.
Bonneau R・ |Am. Chem. Soc・。上Q2, 3816, (1980〉.
“Enciciopedia Tematiea CIESA”・ Combustiblesし師dos- Compa穐Intemacionai Editora, S.
A. BarceIona Espaha. 10, 182, 1973.
Luna A.∨・ “Acidos g「asos y esteroles en raiz de SoIand「a N伽a判c. en Q. F. B., Facuitadde Quimica・ ∪・ N. A. M.' M6×ico, D. F., 14, 1979.
l. Entrega「 po「 escrto al profesor o a 'a coordinaci6n co「respondiente言Odo comentario
que en「iquezca el material djdacti∞.
2. EI cumpIimiento de todos Ios requisitos para la 「ealjzaci6n co「「ecta deI trabajo, COmO
ios enunciados en las paginas ante「io「es・ Se「a eXigjdo y ca鵬ado 「igu「osamente,
3. CuaIquie「 p「obIema que suria en eI desa「「oiIo noma- dei cu「so, COmunj∞「io al
COO「dinador de los labo「atorios y a la ∞Ordinacich 「espectiva (B言Q. QFB).
4. La credencjaI pa「a eI p「6stamo de mate「ial se t「amitafa en ia Jefatura de Ia
COO「dinaci6n de labo「ato「ios antes.
5. Cua=do la apertu「a deI inte「Iabo「ato「io se demo「e mas de lo 「azonabIe, COmunica「selo
inmediatamente aI coordinador de Iabo「ato「ios.
6. La desocupacj6n de -as gavetas se「急jnmediata po「 Ios aIumnos aI termina「 ei
SemeStre' bajo pena de pasa「 el material a patrimonio de la universidad.
U,5
丁ERMOD看NAMICA
CALOR看METR音A
ING. QUIM, ENRIQUE GiL FしORES
PROFESOR DE ASiGNATURA
Dr. F軋IPE VÅzQUEZ GUTIERREZ
PROFESOR DE TIEMPO COMPLETO
1. OBJETIVOS INTERMEDIOS
Ai terminar esta unidad eI alumno:
1. De師「froon sus p「opias palabras todos Ios ∞n∞PtoS de los teminos enunciados a
COntin uacj6∩ :
a) CaIory sus fomas de p「opagaci6∩.
b) Tempe「atu「a,
C) Caior especifico.
d) EntaIpia.
e) Energia intema.
f) T「abajo.
g) Calo「 de reacci6n.
h) CaIo「 de fomaci6n.
j) CaIo「 de combusti6∩.
j) CaIo「 de disoIuci6n.
k) Calo「 de vaporizaci6n.
I) Caio「imetria.
m) CaIo「imet「o.
∩) CalIb「aci6n de … CaIo「imet「o.
2・ Dife「encia「a ent「e cada uno de los te「mjnos p「esentados en e- p…tO No. 1.
3. Rep「esentara po「 medio de fomulas la ecuaci6n matematica mas importante que rige
Cada uno de Ios conceptos p「esentados en e- punto No. 1 y como m面mo las formuIas
4. Resoive「a p「oblemas que se le p「esenten 「eferidos a 10S terminos esc「itos en el punto
No・ 1 y como minimo problemas semejantes a los p「esentados en la …idad.
5. Inte「p「eta「a verbai o por escrito el funcionamiento adecuado deI ca10「imet「o.
6. Difere=Ciara ent「e cada u=O de -os t「es calo「imet「os presentados en esta unidad en
7. Esc「鵬adecuadamente・ COmO Se楓a en -a unidad’las ecuaciones temoquimjcas y
Su Signifieado en cua=tO a la emisi6n y absorci6n de caIor.
8. Aplicar掴as ope「aciones f…damentales (Suma・ 「eSta, mU岬CaCi6n y divisi6n) sob「e
las ecuaciones temoquimicas.
9. ApIica「a a Ios expe血entos 「eaIizados en esta unidad -os conceptos listados
10. Inte「p「eta「a' los 「esultados de Ios expe「imentos confome a los objetivos, 1, 2, 3 y 5.
11.Realiza「atos experime=tOS indicados en esta unidad a fin de integra「 teo「ia y
PraCtica.
2. 1NTRODUCCI6N
JORGE RIVAS MONTES
PROFESOR DE TIEMPO COMPしETO
Un ejempIo cIasico de Ias ciencias experime=tale§.1o. constituye la temodinamica, CuyO
Origen p「oviene de Ios resu胎dos experimentaIes y observaciones del compohamiento de la
materla locaIizada po「 muchos homb「es de ciencia y curiosamente algunos de e=os eran
medj∞S y fisicos faI como el caso deI田SO G. H. Hess (1802-1850) y de los aIemanes
HeiIb「on Robert Maye「 Von HeImhoItz (1821-1 894).
Actua鳳「ente' la temodinamica se encarga de estudia「 la reIaci6n entre el calo「 y ot「as
fomas de ene「gia・ En esta unidad, ∞n Ia que se injcia ei curso de Laboratorio de Ciencia
Basica =, Se eStUdia略la parte de Ia temodinamica 「eIacionada con Ios cambios temicos
que acompa砲n a Ias 「eacciones quimicas. Dicha parte de la termodinamica, Se desjgna con
eI nombre de temoquImica. Asi mjsmo, dentro de 6sta膏e t「abaja「a con Ia caIorimet「la para
inicia「se e= eI estudio de la termodinamjca via Ia expe「ime=taCi6n. Pa「a elIo, Se eXPOnd「an
SuCintamente los conceptos indispensables que fomaran eI cuerpo de conocimientos deI
Cuai se partifa pa「a trabaja「 en e=abo「atorio
La presente unidad servira como anteced飢te a la mate「ia de Fisicoqu面ca y, Se aPOya「a en
todas Ias unidades de Ciencia Bdsica l y Ia materia de Quimica l.
3. CAしOR Y TEMPERATURA
3,1. CA○○R.
EI caior es …a foma de energIa en t略nsito. Un c=erPO a una temPeratU「a eIevada
(COndici6n que detemina si el caIo「 pasa「a hacia o desde el cuerpo) no contiene
necesa「iamente g「an cantidad de ene喝ね∞Iorifica; POsee, en Cambiel Cierta cantidad de
ene「gia inte「na, POCa O muCha, PerO disponibIe a niveI o potencial t6mico elevado
(tempe「atu「a). Por el contrario, un CuerPO a menor tempe「atura Puede o no contener meno「
∞ntidad de energla inte「na alma∞nada, Pero el niveI de esta es claramente inferio「 a la del
Prime「O. Ponie=do ambos cuerpos en contacto胎mi∞, eI que esta a mayo「 tempe「atu「a
Cede「a parte de su energla intema (a…que Puede que no tenga tanta ∞mO POd「ia cede「), eI
de meno「 temperatura gana「各dicha energia ∞dida- Pudiendose apIica「 ∞n ProPiedad Ia
PaIab「a calo「心nicamente a Ia energia t「ansferida en el p○○ceso. Debe observa「se que -a
ene「gia intema' de Ia que p「oviene ei caIo「, es la suma de ene喝la que poseen todas Ias
moIeculas que foman eI cue「po.
No siempre puede afimarse que eI calo「 puede apreciarse dnicamente en … inte「cambio
t色mico. Por io que hace a Ia sensaci6n fisica, la palab「a caIo「, aPlicado a … Sistema de
CuerPOS a la misma tempe「atura' careCe de sign楯∞do, quedando anicamente el ∞∩∞Pto
fisico del mismo, O Sea energIa inte「na. No nos damos cIIenta del "caIo「 cuando Ias
∞ndiciones son de equiiibrio t6mj∞. Oni∞mente Si un cuerpo y un dispositivo sensibIe aI
Calo「 se encue=t「an en P「i=Cipio a temperatu「as diferentes● eS P∞ibIe comp「obar y medi「 Ia
t「ansfe「encia de ene「gia en foma de caIor.
3.2. PROPAGACION DEL CAしOR
EI caIo「 se puede propaga「 por t「es mecanismos: ∞nduccich, COnVeCCich y 「adiaci6n.
3.2.1. CONDUCCION.
Si sujetamos unaぬmina de ∞b「e con Ia mano (fig. 1) y ∞Iocamos uno de sus ext「emos en
Ia =ama de un meche「o・ nO PaSa「a mUCho tiempo antes de que observemos que la po「cich
que tenemos飢Ia mano se calienta・ en Ciertos casos, llega「a … mOmentO en que
deberemos soIta「Ia. Si repetimos la expe「iencia con …a Va「間a de vidrio llega「emos a la
COnClusi6n de que podemos tenerla perfectamente con …a manO de uno de sus ext「emos
Sin nota「 el mds leve calentamiento aun cuando su ot「o ext「emo se ha=e aI 「ojo vivo.
Se 「eco「dara que entre las partIcuias que foman el s6間O eXjsten fue「zas reIativamente
intensas. Los atomos se compo鴫n como si estuvie「an coneclados por resortes con sus
VeCinos, los atomos de Ia va刷a en su extremo mas ce「cano a la flama, son bombardeados
PO「 mO16cuias de gas de g「an energia en la fIama, absorben energia y oscilan mas
Violentamente que antes; tranSmiten ene「gla cin飾ca a sus vecinas, y esta energia Va Siendo
t「ansmitida como calo「 hacia eI ext「emo mas f巾o de la variIIa, (Si la va副a es de metal, eI
呂’篤欝豊だ∈詫欝・擢諾霊豊綜雷管能管器智岩器等
moi6culas se mueven con mayor Iibertad que en Ios sdidos. pero eI proceso de conducciらn
es tambi6n una entrega de ene「gia ci青く5tjca de las moI6cuIas que se mueven mas
fapidamente. a ias mas Ienねs. En la condu∝i6n solamente pasa calor de un luga「 a otro.
Aho「a bien la tempe「atu「a no es Ia misma a lo la「go de toda la ba「「a de cob「e pues en eI
ext「emo caIentado es mayor qlle en Otro.
Fig. 2 Conducc16n
Si se mlden las tempe「atu「as se obtend「ia un 「esultado analogo al 「epresentado en la figu「a
(2). Si reaIizamos mediciones deI mismo tipo en una va刷a de pIomo la distribuci6n se「ia
COmO Ia indicada en la figu「a 2 (=) y finaImente en el caso del vid「io se tend「ia, algo analogo
a la diSt「ibuci6n en Ia figu「a 2 (=l). Estos hechos se deben a que, a igualdad de condiciones,
a t「aves deI cob「e pasa po「 conducci6n una cantidad de caIor mayor que a traves del pIomo,
y a t「aves de 6ste, a SU VeZ, maS qUe del vid「io.
Se clasifican asi distintos materiales en buenos ∞nducto「es' COnducto「es y malas
C○nductores (aisladores) deI cal〇〇・ Entre -os buenos ∞血ctores figuran en prime「 temino
Ios metaIes entre estos, la pIata y el ∞b「e ocupan los primero§一ugares. E- hie「ro y el piomo
SOn SimpIemente ∞nductores. EI vidrio言a po「∞lana, Ia madera, la lana, etc., SOn malos
COnducto「es del calo「.
El uso de 「opa de lana en invie「no se basa en que diehomaterial, aI ser maI conducto「 dei
caio「・ aisIa al cue'PO deI medio ambiente ma$ frio o impide la perdida de caIo「 de nuestro
Organism〇・ Se sabe que resuItan mas eficaoe8 Pa「a esta fina同ad dos prondas de ves伽
deIgadas q=e una g調eSa. Esto se debe a que entre -as dos prendas se estable∞ …a CaPa
de ai「e, que eS muy mal conducto「 del caIo「.
3.2.2. CONVECCION.
しa expe「ie=Cia de ia figu「a 3' demuest「a que eI agua es …a SuStanCia muy mala conductora
de calo「・ Esta p「opiedad es generaI para todos Ios一回idos a ex∞PCi6n deI me「curio. Sin
emba「go apIicando calo「 en ia parte inferio「 de …a O-Ia que contiene agua, Se Puede caienta「
toda Ia masa iiquida. ‘Cual es Ia razch de que se pueda hace「 eso siendo a- agua tan mala
COnducto「a? Es山diemos eI fen6meno de ∞rCa,
Las porciones de agua que se haIIan en ∞IltaCto COn e=bndo caliente se calientan. Se ha
Visto que・ aI caIentarse el agua (O una SuSta=Cia cua-quiera a excepci6n de la p「opia agua,
ent「e Oo C y 4O C' Su de=Sidad djsminuye' de modo ta- que las po「ciones caIientes ascienden
en ei seno de las mas f「ias siendo 「eemplazadas po「 eIIas y de este modo todo e川quido se
Calie=ta. Esto expIjca perfectamente la experfencja de -a figu「a anterior' Pu色S e- agua
Caliente, menOS de=Sa・ nO desciende en el seno de la fr'a mas densa. Esta aplicaci6n esta
aPOyada po=a existencia de ∞rriente en -os掴dos (一iquidos y gases) en cuyo interior
existen diferencias de tempe「atu「as.
`En qu6 difie「e este mecanismo de p「opagaci6n deI calo「 deI que Ilamamos ∞ndu∞j6n? En
ese caso eI caio「 se transmitfa de una zona de un cuerpo a otra §in movimiento de las
particuIas del cuerpo. En cambb’en este Cas〇・ la propagaci6n se realiza mediante el
transporte de particuIas de掴dos de un p…lo a otro deI cuerp〇・ Esta mane「a de propagar eI
caIo「 se Iiama convecci6∩.
Es evidente que soIo en los gases y =quidos (帥dos) pueden produci「Se CO「「ientes de
露語嘉罰譜豊謹嵩謹嵩謹認諾器黙諾籠
que se t「ata de cuerpos muy maIos conducto「es・ Para evitar, PO「 ejempIo‘ que eI aire
transmita caIo「 basta con evita「que se mueva, y PO「 este mOtivo una capa de ai「e en 「eposo
es uno de los aisIadores mas perfecto3. Los vientos $on g「andes ∞rrientes de conve∞idn en
Ia atm6sfe「a.
Una apiicacich interesante de la convecci6n se tiene en los djspositivos de caIefa∞i6n de
hab請aciones. EI agua de Ia caldera, maS CaIiente‘ aSCie=de po「 la tuberfa y la de los tubos
mas f「ia, desciende a la caIde「a, teniendose de este modo una circulaci6n continua de agua
Ca=ente. Vease la figu「a 4
Fig. 4 ApIicaci6n de la convecci6n.
3.2.3. RADiACION.
Si en e=∩te「ior de una campana, fig. 5,a la cuai se le ha p「acticado el vacio' Se COloca un
cue「po calentado al 「ojo vivo, SUSPendido, Se POd「a pe「Cibi「 el aumento de tempe「atu「a en
ias pa「edes de la campa=a. iC6mo se ha p「opagado eI calor del cue「PO CaIiente a ias
pa「edes de ia campana? Entre ambos no existe mate南I que pueda conduci「 ei calor ni un
佃do en eI que se produzca co=VeCCi6∩・ Esta mane「a de p「OPaga「Se eI ca10「, a t「aVeS de
vacio se iiama 「adiaci6n.
EI ∞Io「 SOIa…∞ ifega por radiaci6n a trav6s del espacio Yacfo existente entre nuest「a
atnfosfe「a y la deI soI. La p「opagaci6n de- calo「 po「 「adiaci6n se produ∞ SimuIfaneamente
COn la ∞nVe∞idn y la ∞血∞i6n. Ast' Por垂mpIo. eI fuego de una chimenea y u∩ 「adiador
de caIefa∞i6n caIientan una habitaci6n' Principalmente por 「adiaci6n a pesar de que en ese
ProCeSO tambi6n intervienen Ias otras dos fom伯s.
しa 「adiaci6n p岬se t「ata de aIgo distinto a Ios dos otros modOs de p「opagaci6n, Pu為en ella
諜ぷ謀議だ霊能器器謹言蕊霊能霊
temica aI jncidi「 sobre una super偏cje absorbente.
しa cantidad de cato「 i「「adiada e…n dado tiempo por un cuerpo depende deI area de la
SuPerficie deI mismo. En general las superricies mates・ aSPe「aS y de coIo「 oscu「o imadian, a
iguaIdad de las demas ci「c…StanCias (PO「垂mpIo temperatura)' maS Calo「 que las b棚ntes,
Iisas y ca「as. Por este motivo las superficies de -os radiadores de calefa∞i6n son ngosas y
Uno de los hechos mas inte「esantes a este as…tO eS que -as superficies que i「「adia‥nejo「
SOn tambi6n las que abso「ben mejo「 la energ‘a 「ad剛te. Una experfencia nos ∞∩VenCe「la
de esto. Si tenemos …a Pjeza de porcelana b'anca ∞…n dibujo neg「o' la po「ci6n negra
Pa「eCe menOS b耽nte que Ia blanca Ia temperatura ambiente' eSto eS, 'a negra abso「be
mds radiaci6n que la bIanca' Pues・ de Ia que ambas 「eciben'一a neg「a emite menos. si
COIocamos aho「a Ia pieza e…n ho「no a- rojo vivo 'a po「ci6…eg「a pa「e∞ aho「a mas
b酬ante q=e la blanca・ eS decir -a po「ci6n que a=teS abso「b'a mas energfa radiante es -a que
Cuado querem。S conSegui「 que u= Sjstema pie「da o 「eciba la me=Or Cantidad posibIe de
CaIor debemos evita「 todas las fomas de propagaci6= ent「9 el sistema y eI medio ambiente,
Pa「a evitar la co血ccj6n usamos mate「iaIes ais-ado「es; Para eVitar -a ∞nVeCCi6n ha∞mOS
de modo que eI aire se halle en 「eposo. ‘Que podemos hacer pa「a evita「 ia 「adiaci6n? Pues
PLliimos Ias superficies y Ias hacemos -o mds b刷antes pos鵬s pues entonces la absorcich
y Ia emisi6n de ene「gia 「adiante se 「educen a … minimo.
Estos p血cipios estan apIicados en los vasos Dewar (Fig. 7) para aire liduido, Cuya foma
CaSe「a y COrriente es eI “termoe usado para conservar, frios (CremaS. heladas) o calientes
(SOPaS, etC.).
3.3. TEMPERATURA.
しa paIab「a tempe「atu「a 「equie「e toda via mayo「 analisis, la 「eIacionamos gene「aIm論te Con
la ene「gla cinetica media de Ias moI6cuIas de un cuerpo. cuando en 「eaIidad se 「く荊e「e aI
niveI o potenciaI de la energfa inte「na. de la misma manera qlJe la tensiらn e胎ctrica debe
COnSide「a「se como niveI alcanzado pol esta foma de ene「gIa. Vease la figu「a 8.
(A) po丁ENCIAしES TERMICOs
Fi9.8
Concepto de冊vel o potencial" en calo「 y eIect「icidad (A) NiveIes te「micos: eI caIo「 ci「cula
desde (a) hacia (b), O desde un niveI T hacja otro infe「io「. Esto ocu「「e aunque la energia
inte「na de (a) sea meno「 que la de (b).
`Esto es tempe「atura? !Que significa la paIab「a temperatu「a? Puede ve「Se COn ejempios io
ante「io「mente dicho: Si ei term6metro indica que la tempe「atu「a en el exterio「 es de -29o C,
uno sabe que tend「a frlo; Si el tem6met「O ma「Ca 43o C no hay duda que hace mucho caIor,
La tempe「atu「a nos infoma de algo 「elacionado con nuestra sensaci6n de bienesta「, PO「 que
Ia tempe「atu「a es … n心me「O que indica en que sentido va a仙ir la energia temica o eI caIo「.
Veamos otro ejempIo, Si se sume「ge un t「OZO de metai caliente en un 「ecipiente que contiene
agua a Ia tempe「atu「a ambiente, Ia tempe「atu「a del agua aumenta y la temperatu「a deI metaI
desminuye, finaImente agua y metal alcanza「an … eStado en el cua=as lectura reaIizadas
COn te「m6met「os bien cont「oIados, Se「in iguaIes, ie, eStan en equ栂rio temico.
Experimentalmente se puede conside「a「 que la “temperatura es un n心mero que nos indica en
que sentido fluira la energfa t色「mica (∞Io「) entre dos cue「POS鴫. Si caIentamos un objeto, la
tempe「atura aumenta, tambien puede dismi…i「§e la tempe「atu「a, POr lo tanto. se puede deci「
que ia tempe「atura es …a medida de Ia intensidad de calo「.
3.3.1. DETERMINACIC)N DEしA TEMPERATURA.
しa dete「mInaCi6n de la tempe「atura consiste en asigna「le un ndme「o a la dife「encia de
tempe「atu「a entre dos cuerpos. Pa「a esto. es necesa「io dispone「 de … instルmentO que
27
Pemita detemina「 cuantitativamente Ia temperatura.しo anterio「 Se Iog「a con los IIamados
tem6met「os cuyo diseho depende de Ia propiedad fisi∞ que se uSe. En generaI, Ia
COnSt調∞i6n de ios tem6metros' se basa en Ia dilataci6n con eI aumento de la tempe「atura;
aunque puede echa「se mano de otras p「opiedades fisicas, tales como Ia longitud de una
ba「「a, eI voIumen de un用quido, la resistencia e16ctrica de un aIamb「e o eI coIo「 de un
filamento de una lampa「a. Para amplia「 lo anterio「, Se 「eCOmienda Ieer eI ap6ndice lO.1 de
esta unidad.
Cuando se detemina la temperatu「a (iectu「a termom6trica) se puede incurri「 en Ios
Siguientes e「「OreS:
a〉 CoIumna emergente
b)ParaIaje
EI erro「 de la coIumna emergente se 「elaciona con eI tipo de tem6met「o usado, eSto eS, Si eI
term6met「o es de inmersi6ntotal o pa「ciaI. Cuando se emplea … tem6metro de inmersi6n
total se debe sume「gir totaimente pa「a detemina「 Ia tempe「atu「a, debido a que asi fue
domo se g「adu6" Sin embargo, lo m縫usuaI es opera「 con una pa「te de Ia coIumna
descubierta, Io que repercutira en Ia dilefaci6∩ …iforme de Ia columna temometrica, tOda
VeZ que Ia parte de la coiumna que esta en eI recinto mas caliente se pod「急diIata「
…ifomemente, nO aS=a parte de Ia coIumna emergente que est台rodeada de aire f「io.
Pa「a co「「egi「 eSte e「「O「 Se Puede 「ecu「rir a dos caminos: unO de e=os consiste en empiea「 …
tem6met「o de inme「si6n pa「CiaI, eI cua=iene una marca hasta donde tend「a que se「
Sumergido. EI segundo camino es ha∞「 Ia co○○ecci6n de la tempe「atu「a leida, de acuerdo a
Ia siguiente relaci6n:
Tc= 1.6X IO4h IT-t)
Endonde:
1.6 X lO4 es eI coeficiente de diIataci6n de mercurio en la mayo「ia de los vid「ios.
‾h‾‾ Ia aItu「a o Iong血d de la coIumna eme「ge=te
T Temperatu「a experimentai
t Tempe「atlI「a ambiente
El e「「o「 de pa「aIaje al depende「 de la posici6n visuaI en que se 「ealice la iectu「a, Se eVita,
COmO S Sabido, mi「ando pe「pendiculamente a la coIumna de me「cu「io.
Finalmente, eS indjspensable calib「a「 e=erm6met「o para asegura「 …a mayOr eXactitud en
los resultados expe「imentaIes.
3.3.2. ESCAしAS TERMOMETRICAS.
Bajo este nombre, Se designa a la g「aduaci6n que tiene … te「m6met「o. Asi, Se tiene ia
escaIa CeIsius, la Fah「enheit, etC.
28
Pa「a pode「 de面i「 un g「ado de tempe「atu「a de cuaIquie「 tem6met「O eS PreCiso句ja「
a「bit「a「iamente dos puntos sobre su escala que 「ep「esentan temperatu「as　給ciles de
「ep「Oduci「 en eI laboratorio. TaIes temperaturas son las de fusi6n del hieIo y la de ebu冊ci6n
del agua a la p「esi6n atmos俺rica. Estos puntos fue「on adoptados po「 Prime「a vez por
Fah「enheit pa「a la escaIa de tempe「atu「a que actuaImente =eva su nomb「e. Sob「e esta
escaIa, un g「ado es l/180 deぬdistancia que hay entre los dos puntos fijos; PO「 enCima y por
debajo de estos p…toS Se Prolonga la divisi6n en g「ados de igua=ongitud. Fahrenheit
escogくらcomo cero de esta escaIa Ia tempe「atu「a de una mezcla de hieIo, agua y SaI que
Para 6l suponia Ia m師ma temperatu「a aIcanzabIe y que e「a 32o inferio「 ai punto句o
Co「「eSPOndiente a la congeIaci6n deI agua; POr eIIo, a eSte踊mO le asign6 el valo「 de 32o y
aI p…tO de ebu冊Ci6n del agua 2120. Poste「iomente, a mediados dei sigio XVI=, CeIsius,
P「OPuSO la escaIa centig「ada, que Se ha adoptado　…ive「SaImente para los t「abajos
Cientifeos. Los puntos句os son ios mismos. pe「o Ios vaio「es asignados a los puntos de
COngelaci6n y ebullici6n son ∞rO y Cien respectwamente.
Debe 「esaltarse que estas es∞Ias de temperatura se han escogido arbit「ariamente y, PO「
tanto, nO Se basan en ninguna teorfa sobre la naturaieza deI calo「 y de la tempe「atu「a. Los
Valo「es ce「O de cuaIquiera de las escaIas no significan Ia ausencia total de tempe「atu「a
Siendo posibIes temperatu「as infe「io「es ace「O.
Recientemente se ha p「OPueStO COmO PuntO fijo infe「io「 eI punto t「iple del agua (tempe「atu「a
de equilibrio deI hieIo, agua y VaPO「 de agua), CuyO Valo「 Se ha estabIecido en O.010 C, Pe「O
debido a la senc川ez, Se COntinua conside「ando como ce「o y lOO ios puntos fijos de la escaia
CeIsius y 32 y 212 10S de Ia escaIa Fah「enheit.
La longitud de la coIumna entre los puntos fijos supe「io「 e inferio「 de la escaIa Fah「enheit se
divide en 180 pa「tes iguaIes, Cada una de Ias cuaIes 「epresenta un intervaIo de tempe「atu「a
iguaI a un grado Fah「enheit. La misma coIumna puede divldirse, en lOO partes guaIes, Se
deduce que e=ntervaIo co「「espondiente a un grado CelsIuS 「ePreSenta un intervalo de
tempe「atu「a iguai a 180/100 0 Sea 9/5 d la escaIa Fahrenheit; POr analogo 「azonamiento, un
grado Fah「enheit equivale a 519 de un g「ado Celsius.
La tempe「atu「a mas baja que se puede obtene「 (aunque no se ha iog「ado) es ia que se
COnOCe COmO Ce「O absoiuto, CuyO VaIor es iguaI a -273 16o C o muy ap「OXimadamente -273o
C, eS eI punto ce「o de la escaIa =amada KeIvin o absoIuta estabIecida po「 Lo「d KeIvin
fundandose en consideraciOneS termOdinamicas.しas lectu「as en esta escaIa son
PrOPO「Cionales a la energfa cin6tica media deI movimiento de t「asIaci6n de las moIecuIas.
Las temperatu「as de Ia escaIa Kevin (K) se obtienen sumando　273　grados a la
CO「reSPOndiente en escaIa Ceisius, de modo que eI p…tO de fusi6n dei hieIo es de 273o K. y
el de ebuIlici6n del agua de 373o K. En Ia escaia Fahrenhelt, el ce「o absoIuto equivaIe a 460O
F, Iuego Ia tempe「atu「a absoIuta de ia escaIa Ranking (o R), eStan PO「 enCima de 460 g「ados,
de la sefiaiada en la escala o F.
En Ia figura 9, Se han rep「esentado las escaIas O C, O F, O K y O R, Pe「mitiendo su
COmPa「aCi6∩.
† Ieく二⊃CO �丁 IeO戸● �書。よに. �- 
l �.l・“ �∴∴J∴ �ふ∴ 
く⊃OC �雪乏-F �ここで雪●峰、 �手合電垂●尽 
‾と了もOc　　‾4e。●甲　。k　　　　。貞
Fig. 9 「ep「esentaci6n g「飾ca de las dife「entes escaIas.
Para t「ansfoma「 de una escaIa a otra. es meneste「 efectuar la relaci6n entre los puntos de
ebulIici6n y congeIaci6n del agua. tanto en una escala ∞mO en la otra, PO「 ejemplo. Ia
「eIaci6n ent「e la escaia O F y Ia escaIa O C:
元露Z=F玉= Tfo==F玉PO「tantO皇=二㌔
FinaImente評F-32)=OC
Tambi6n puede obtene「Se Ot「a ecuaCi6n despejando O F
。F=2oc十う2
う
しa 「elaci6n ent「e la escala C y K es como sigue:
i詰霊i霊simplificandosetiene xp=型
100　　　oC
FinaImente OK=OC +273
Siguiendo eI mismo 「azonamiento se obtiene otra ecuaci6n conocida:
oR=OF十460
Sin emba「go, Si e=ecto「 memoriza Ios puntos de fusi6n y ebu=ici6n de ias cuatro escalas,
POd「台pasa「 de una escaIa a ot「a di「ectamente. Po「ejempIo, PaSa「de O C a O R; de O R a O K;
OdeOKaOF Hagamoslap「ime「adeOCaOR:
30
嵩等=菩simplifeando se obtiene xp = ±ニ些
po両ue los g「ados Ranking sefan' OR = ㌍ + 492
Pa「a transfoma「 de O R a O K
霊等=宝器s'mPlifieando setiene xp =聖180　0R-492
PO「lotanto
oK=詐-492)+273)
4, CAしOR Y CAMBiOS DE ESTADO
La. siguiente figu「a muest「a la teminologIa Cientffica usada para desc「ibi「 Ios procesos de
t「ansfe「encia de ene「gia que acompanan ios cambios de un estado a ot「O.
諾溝●　の○事∞-∽一-→　　窪ま霊言
しa tempe「atura a la cua=os estados l(quido y s61ido coexisten en equiIib「io a 76O tor「 de
P「eSi6n se =ama punto de fusi6n (Pf); la sustancia absorbe caIor adicional, Pero la
tempe「atu「a no aumenfa' toda Ia energia suministrada se utiiiza para ven∞「 las fue「zas de
at「acci6n que mantienen a las mo胎cuIas en sus posiciones同as de estado sdido. Cuando se
ha suministrado suficiente energia pa「a converti「 todo el s61ido en Iiquido, ia siguiente
abso「ci6n de calo「・ P「Odu∞ aumentoS de tempe「atu「a. La cantidad de caIor ∩ecesaria para
COnVe「1ir una masa dada de sustancia dei estado s61ido a川quido en ei punto de fusi6n se
=ama “caIor de fusi6n". Inversamente sj ei p「OCeSO Va en di「ecci6n opuesta y un liquido pasa
a s61ido en eI p…to de congelaci6∩ (iguaI aI punto defusi6n) se =ama caIor de ∞ngeiaciら∩. O
Calo「 de soIidifeaci6n‘ EI punto de fusi6n y el caIor y el caIo「 de fusich son constantes flsicas
Ca「aCte「isticas de un compuesto a deteminada presi6∩、 EI caIo「 de fusjch del agua, eS de 80
Cal/g en su p…tO de fusi6n, Oa C pa「a eI elemento b「omo, eI caIo「 de fusi6n es de 16.1 ca的
en su punto de fusi6n a -7o C,
EI sum面St「O de mas caIor a las moIeculas en eI estado liquido inc「ementa su energia
Cinetica y la tempe「atu「a se inc「ementa al punto de ebu冊ci6n, en eSte PuntO, Ia abso「ci6n de
mas e=e「gia temica no aume=ta la tempe「atu「a, tOda Ia energia se c°nSume en VenCe「 Ias
fue「zas de at「acci6n ent「e las mo胎ouIas en eI estado Iitluido.しa cantidad de ene「gfa
necesa「ia pa「a conve「ti「 …a maSa dada de i【quido en vapo「 en el p…tO de ebu冊ci6n se
lIama caIo「 de vapo「izaci6n. y pa「a el p「oceso cont「a「io, PaSO de gas a liquido, Ia constante
Se lIama calor de condensaci6∩. O CaIor de Iicuefacci6n. Cuando se ha suministrado
S=ficie=te e=ergia para vaporizar todas las moi6cuias deI Iiquido, Ia e=e「gfa adicionaI
Simpiemente aumenta la energia ci=6tica de ias moIeculas deI gas aumentando Ia
tempe「atu「a. EI calo「 de vaporizaci6n es ca「acterjstico de un compuesto dado, Para el agua
es de 540 caVg a lOOOC, 6 212o F, eStO eS Cierto. sin embargo, S6io bajo ciertas condicjones
fisicas. EI punto de fusi6n se aIte「a po「 Ios cambios en Ia pureza de las sustancias y tambi色n
PO白os cambios en la p「esi6n.
○
　
　
　
　
　
　
　
　
　
′
○
○
　
　
　
　
　
　
裏
千
〇
-
S
雪
〇
〇
三
〇
〇
〇
含
○
-
皇
5. CALOR ESPEC由CO Y CAl_ORiA
Pa「a cambia「 Ia tempe「atu「a de una sustancia' debe afiadi「se o eiimina「se caIo「; aIg…aS
sustancias 「equie「en poco caIo「 para cambia' Su temPe「atura・ OtraS. una g「an Cantidad de
calo「. por句vmpIo, … gramO de agua ne∞sita una caIoha de calor para aumenta「 su
tempe「atu「a … g「ado Celsius. Para aumenta' la tempe「atura de … g「amO de aIuminio en un
g「ado Celsius- SO10 neceSita O.215 calorias・ “La cantidad de caIor necesaria pa「a elevar la
tempe「atura de … g「amO de sustancia lO C se denomina capacidad caIorifica espec請i∞ O
caIo「 especifico". Cada sustancia tiene su p「OPio caIor especmco.
La cantidad de calo「 necesa「ia pa「a eIeva=a temperatura de un g「amo de agua un grado
Celsius (14.5o C,aI 15.5o C) se =ama ∞Io「ia.
Los caIo「es especifi∞S generaImente se exp「esan en calorfas po「 g「amo-g「ado CeIsjus・
Cal
goC
Otro pa「amet「o caIo「陶eo semejante aI calor especific6, eS la capacidad calo「ifica moIa「; eSte
paramet「o es e- ca-o…eCeSa「io para eievar la temperatu「a de un moI de sustancia un g「ado
CeIsius. En eI caso de … elemento monoat6mico se utiliza ei te「mino capacidad caIorifica
at6mica en vez de capacidad caIorIfica mola「・
6. ECUACIONES TERMOQUiMICAS YしEY DE HESS
Las ecuaciones te「moquimicas, SOn las ecuaciones quimicas acompa砲das de la sIgu’ente
infomaci6n: eStequiomet「ia, eStado fisico, Cantidad de caIor y tempe「atu「a. Toda vez que la
cantldad de calo「 desp「endido o abso「bido depe=de de los anterio「es pa「amet「OS.
La estequiometria de la 「eacci6n se 「ep「esenta baIanceando la ecuaci6∩・ ya que la cantidad
de caIo「 depende de la cantidad de sustancia y la estequiomet「ia de la 「eacci6n fija dicha
cantidad. E仁もミt記o fisico se debe indica「 usando la siguiente simboIogia: (S) s飾do; (l)
Iiquido; (∨) vapo「; (g) gas; (ac) acuoso; aSi como las diferentes fomas aIot「6picas. La
cantldad de calo「 se indlCa COn ei vaIo「 num6「ico de esta y con el signo se indica si la
「eacci6n es exote「mica (-) o endot6mica (+). Se empIean com。 Simboios Q o △H si eI
p「oceso es a p「esi6n constante.しas …idades en que se expresan Q o H son KcaI po「 mol・
Finaimente la tempe「atu「a se especifica, aunqUe gene「aImente se da po「 ente=dido que es a
250 C Caso cont「a「io, Se debe especifica「. A continuaci6n, Se P「eSentan algunos ejempIos:
a) Ag,s弓cl2 (g) → AgCi(S)　　　△H= -30 4 Kcal
b) ; N2,。)+ O2(g) → NO2(。〉　　　　△H= +8.1 Kca-
c) S(,。mb,。。) + O2(g) → SO2(g)　　　　　　　△H= -70.944 Kcai
33
Ley de G. H. Hess (1802-1850)
E= eI a的de 1840' eI m6dico y acad6mi∞ G. H. Hess desoubri6 'a Ley de la constancia de
Ias sumas temicas・ q=e eS -a cima de las investigaciones calorim的cas en e- sig-o XIX.
La iey de Hess pemite ∞lcuIar eI calo「 que acttIa en u=a rea∞i6= Siempre que se conozcan
Ios caIores de las reacciones pa「ciales. A veces resu愉dificil' O imposibIe' detemirrar po「
m6todos expe血entales eI ∞Ior de fomaci6n de ciertas substancias・ Tambich en de estos
CaSOS Se 「eCu「re a Ia Iey de Hess・ Po「句emplo, Ia fomaci6n de mon6×ido de ca「bono va
aCOmPa軸a siemp「e por producci6両e gas ca「b6nico; de ahi la difioultad que p「esenta
CalcuIa「 di「ectamente eI caIor de fomaci6n de- CO por combusti6n del ca「bono en atm6sfe「a
deoxigeno.
La Iey de Hess estabIece que: Si una 「eaccich procede en varias etapas eI calo「 de rea∞i6n
tOtal se「訓a suma algebraica de I∞ Cale「es de -as distintas etapas, y a Su VeZ eSta Suma eS
ide=tica a la que tend「ia Iuga「 por absorci6n o despre=dimiento e…na 「eacci6n que
P「OCediera en una sola etapa,
しas ecuaciones temoc画micas se manejan como si fueran ecuaciones algeb「aicas, Se
Suman・ Se reStan・ Se mumPlican, O Se dividen. EjempIo
EI CO gaseoso se obtiene se obtiene pasando ca-or sobrecaIentado a t「av色s de carb6n de
a) H20(∨) + H2(g) + CO2(g)
(1) H2(g)弓。2(。,→ H2。(∨,十58700 ∞i
(2) C(§) +三。2(。)→ C。(。)十2900 ∞-
Calcuia「 el calo「 de 「eacci6n de Ia ecuacj6n (a)
SoIuci6n
Restando l de 2 y sjmp価cando
C(S) + i o2(。)→ CO〈g, +2900 cal
6.1. CALOR DE REACCION,
Todas las 「eaccienes quimicas van acompa絶das de Iibe「aci6n o consumo de ene「gia. Se
Ies denomina. respectivamente, 「eaCCiones exot色micas y endot6micas. Esa Iibe「aci6n o
absorci6n de ene「gfa esta directamente 「eIacionada con eI principio de la conservaci6n de Ia
energia:モn un sistema aislado, la energla total se mantiene constante”. En otros teminos:
Si en un p「OCeSO CuaIquiera una cantidad de cierta foma de ene「gia desapa「ece ot「a
Cantidad equivaIente apa「ece bajo ot「a foma.
La ca〔tidad de ene「gia temica que acompafta eI desa「「oIIo de deteminado p「oceso quimico
「eaIizado a tempe「atu「a y p「esi6n constantes 「ecibe el nomb「e de calo「 de 「eacci6n. Esta,
gene「almente 「ep「esentado po「 el simboIo △H, aSume VaIo「es negativos s=a 「eacci6n es
exotemica: Si el proceso es endote「mico, △H es positivo. Los valo「es de △H suministrados
POr Ias tabIas est台n 「efe「enciados a una tempe「atu「a de 25 OC y a una p「esi6n de una
atm6sfe「a
Dependiendo de ia naturaIeza de ia reacci6n, eI caIo「 correspondiente 「ecibe dife「entes
denominaciones. Asi po「 ejempio, la cantidad de caIor ∞dida o abso「bida en ia sintesis de
un mol de una sustancia dada se =ama caIor de fomaci6n. Asi, Cuando 2.016 g「amos de de
OXigeno pa「a foma「 agua, Se desp「enden 68.32 KcaI, que eS eI calor de fomaci6n deI agua.
6.1.1. CALOR DE COMBUSTION.
Pa「a comprender mas ampliamente lo que es ei caIo「 de combusti6∩, Se describi「a
Sucintamente eI p「oceso de la combusti6n en primer termino y a continuaci6n se de「iva「a el
COnCePtO deI caIo「 de combusti6∩.
6.1.1.1. PROCESO DE LACOMBUSTION.
Si ace「CamOS Un Ce「=Io encendido aI pabilo de …a VeIa de estea「ina o de sebo, b「Ota la
liama y la vela continua a「diendo, iqu6心a pasado? aI ace「ca「 eI ce刷O, eI caio「 funde parfe
de la estea「ina o sebo que sube po「 el pabitoL y eI mismo calo「 la vapo「iza; eSte VaPO「 O gaS
Se inflama y o「lgina la lIama, eS decir, que Ia liama es un as incandescente, y nO la
COmbusti6n de la mate「ia s6”da. Una vez encendida la veIa, eS eI p「opio caIo「 de su lIama eI
que funde la estearina, y 6sta asciende po「 capiia「idad, PO「 ei pabiIo. Con eI caIo「. 1a
estea「ina p「Oduce gases combustibIes (hid「oca「buros), que nO a「den po「 faita de oxigeno
(ZOna OSCU「a de la iIama). A su aI「ededo「 Ios hid「oca「buros en abundancia se descompone
en hid「6geno, qUe a「de, y Carb6n, que Se CaIienta hasta la incandescencia (ZOna CaIiente y
luminosa de la =ama). Una te「ce「a zona 「Odea a las dos ante「io「es; COmO en e=a hay exceso
de oxigeno, Ia combusti6n‾de川id「6geno y del ca「b6n es compieta (ZOna incoIo「a de la
=ama); en la base de la =ama, PO「 unmO, una Peque吊a porci6n azuI b刷ante denota la
COmbusti6n dei 6xido de carbono.
Lo ante「ior se puede observar en Ia siguiente figu「a.
N。os s61idos ni los Iiquidos a「den ∞…ama, SO-amente dan, lIama -os gases, que nO
ne∞Sitan mecha para arde「・ Ios artefactos de gas son una叩eba de eiIo.
Los liquidos a「den con llama soIamente cua=do se vaporizan;一os ∞mbustibIes liquidos,
窟霊豊盤嵩塁誌「㍊「謀豊晋拭雷管謹慧嵩
CaP軸dad e川q=jdo contenido en un 「ecipiente y al vapo「izarse en su extremo Iib「e, eS
Cuando se刷ama・ En los en∞ndedo「es de bo-s時Ia chispa p「oducida po「 Ia pied「ita inicia
Ia combusti6n que se gasifica g「acias a la mecha.
Existen procedimientos mediante los cua-es se consigue …a gaSificaci6n di「ecta deI
COmbustibIe’y POr lo tanto' los artefactos no necesifan mecha;一as estufas y calentado「es a
P「eSi6n tienen quemado「es donde ei combustib-e' a- mezcIarse con e- ai「e caliente. se
gasifica y p「oduce una lIama po∞ lumjnosa pe「o …y Caliente.
Pa「a obtene「 fuego es menester p「ocu「a「se e- combustibIe' eS deci「, la sustancia capaz de
a「der’PO「 ejempio・ Ia le細luego hay que en∞nde「 eI fuego, PueS la Ieha no arde soIa,
`C6mo hace「io? UtiIiza=do Ios ceriIIos o -os modemos en∞ndedo「es, COn Ios cuales
POdemos encende「eIementos que ardan con facilidad: Pedazos de papel, aStiI-as de madera,
etc言「OCjadas o no’∞n que「OSenO' O al∞博一O importante es eIevar -a temperatu「a hasta en
PuntO de刷amaci6= de Ios eIementos que vamos a quema「.
Adem台s, P「eCisamos oxigeno' Claro que como este gas esta en e- ai「e atmosferico, nO
PenSamOS en勘Pe「O que eS neCeSario Io pruebale hecho de que sin oxigeno la veIa se
apaga. E=uego se extingue. EI oxigeno es ∞mbu「ente’eS deci「, eI agente que al
COmbinarse con ot「o eI (COmb=Stible) lo hace entra「 en combusti6n. Pa「a q=e haya fuego se
necesitan, entOnCeS, t「eS eiementos concu「rentes:
1. EI combustibie' SuStanCia generalmente 「ica e= Ca「bono que puede a「der en el seno de …
gaS
2. EI comb=「ente, gaS que hace posibIe Ia combusti6n.
3. Una f=ente de calo「 cuaIquie「a, Sin la cuaI no comienza Ia combustidr
36
Aho「a bien, Siendo Ia ∞mbusti6∩ …a OXidaci6n, aquelIas susta=Cias que como el agua, PO「
ejempIo, ya eStan OXidadas aI m緬mo, nO Pueden oxidarse mas y, PO「 Io tanto' nO Pueden
a「de「. En cambio, Ia leha se∞, Io ca「bonos, eI pet「6Ieo, etC., SOn aVidos de oxigeno y po「 e=o
「esuitan excelentes combustibIes ya que se inflaman ∞n fac鵬ad. Ei fosfo「O blanco, Se OXida
a la temperatura ordinaria, y arde con el simpIe caI○○ de la mano. Ei ca「bono. ∞n …a
p「ovisich suficiente de oxigeno・ da mon6×ido deI ca「bono・ en ∞ntactO ∞n el o面geno de la
atm6sfera se oxida dando dj6×ido de carbono, que nO Puede oxida「Se mお
Po「 ot「a parte, donde hay vida. existe una combusti6n' VaIe deci「・ Se Produce …a OXidaci6n.
EI aIimento es el combustibIe apropiado en este cas〇・ Cuando inspiramos' el ai「e entra a
nuest「o organjsmo p「opo「cionando el oxigeno necesarie para aquella combusti6n. El calo「
del cuelPO eS el 「esuItado de los dive「sos p「ocesos de oxidaci6n (O COmbusti6n) que tienen
luga「 en e。nte「io「 de …eStro O「ga=ismo; el vapo「 de agua y el di6×ido de ca「bono p「Oducido
es expeiido mediante Ia espi「aci6n, y los 「esiduos de esta singula「,COmbusti6n (que son
como la ceniza que deja Ios combustibles aI a「de「) son eIiminados po「 Ios璃°neS en foma
de o面a (u「ea, acido tlrico, fosfatos, SU触os)・
Como la combusti6n se produ∞ a VOIumen constante' ia △E se convierte y co「「ige a △H.
Puede de師rse ei ∞lo「 de ∞mbustich ∞mO Ia “cantidad de caior libe「ado por moI de
sustancia quemada". Po「 ejempIo la ∞mbus的n de un mol de etano desp「ende -372.82 KcaI・
C2H6+三o2 → 2CO2+3H2O
Si se qllema「an dos moles de etanoI ei caIo「 que desp「endido se「ia eI doble‘ eS decir' 745.64
KcaI,
6.1.2 CALOR DE NEUTRALIZACION.
Cuando un atido 「eacciona f「ente a un hid「6×ido o viceve「sa, Siemp「e se obtiene una sal y
agua
HCいNaOH -> NaCI+H2O
Como se puede observa「 en la 「eacci6n anteho「 e=6n hidr6geno se combina con e=6n
oxldriIo, fo「mando agua. Dicho de ot「a menea, las p「opiedades deI acido se neut「a=zan con
Ia base, O Viceve「sa, aI foma「se agua y una saI du「ante Ia 「eacci6n, estO Se COnOCe COmO
CaIo「 de neut「aiizaci6∩.
La reacci6n de neut「allZaCi6n entre Ia base y eI acido se 「ea=za e= P「eSenCia de cantidades
equivaIe=teS, eS decir' que Cada moIecula de acido =eut「aiice …a Cant'dad equivale=te de
hidr6xido, PO「 ejempio, en la ecuaci6n ante「io「 ∞da moI6cula de HCI debe neut「alizar・ a una‘
y so-o una, mOlecuia de NaOH Si tuvi6semos tres moleculas de HC上eStaS te=d「ian que
neutrallZa「Se COn t「eS mOIecuIas de sosa.
La ecuaci6n i6nica de la 「eacci6n de neutraIizaci6n de un acido fuerte y una base fuerte es la
Siguiente:
H++C「+Na++OH◆ → C「十Na書+H2O
un acido y …a base de este tipo es蛤∞mPletamente dis∞iados en sus iones' de foma taI
que -a 「eacci6n p血cipaI ent「e un acido fuerte y una base fuerte es:
H+ + OH’→ H2O　△H(20oC) = -13.8 KcaVmoI
Este vaio「 signifiea que, PO「 un mOI de agua fomada se desprenden 13.8 KcaI・ Se di∞ que
este valo「 es constante en una neut「aIizacめn siemp「e y cuando sea ent「e acido fuerte y base
fue巾e.
Las reacciones ent「e acidos y bases debiIes y acidos polibasi∞S ∞n bases fuertes' 「equiere
…a buena interpretaci6n de los resu胎dos temoqu面cos. ya que ya que existen facto「es
adicionaIes que se desa○○ol-an en -os acidos y bases d6biles, que afectan Ia neutraIむci6n.
Por ejempIo, aParte de ia fomaci6n de agua a partir de sus iones eI eIectrolito d色biI necesita
des∞mPOne「Se en SuS iones‘ de foma taI) que ei cambio de caIo「 total se desvia de -13.8
Kcal, e掴na Cantidad correspondiente aI ∞Ior de ionizaci6n. Asi que Ias etapas de rea∞i6n
ent「e … aCido deb時una base fuerte pueden escribirse ∞mO Sigue:
HA→H’+A‾　△HI
Ht+OH‾ -⇒ H20 △H2
Puesto que △Hl desa「「o=a 「uptu「a de enIace en ei acido debiI・ Su Signo espe「ado es opuesto
al de △H2, de forma taI, que en este ejempIo ei cambio neto de caio「 en la reacci6∩ ∞mPIeta
eS:
HA+OH‾ -⇒ H2O+A‾
mas pequefio en magnitud, COmO Se ha encont「ado e= muChos casos・ eS deci「・ menO「 que -
13.8Kcai.
Sin emba「go, lo a=terio「 fal-a pa「a expiica「 Io que ocu○○e pa「a valo「es mayo「es que -13・8,
ademds de una inte「pretaci6n e「「chea dei caIo「 de ionizaci6n・ Debe queda「 Cia「o que en
todas las 「eacciones acido-base eI soIvente juega …a Parte importante y, etaPaS adicionaIes
deben int「oduci「se, aSi que, Pa「a un aCjdo d色bIl y `una base fuerfe son dadas mお
exactamente como:
HA -→ H’+A‾
H+ +A‾+(×+y) H20 → H’書×H2O+A-’yH2O
H’賀xH2O +OH‾ → (X+1) H2O
Po「 lo tanto la 「eacci6n totai es
38
HA+OH‾+(X+Y)H2O → (X+1)H2O+A’.YH2O
las p「ime「as dos etapas muest「an eI efecto deI soIvente・ la suma del cambio de calor pa「a
estas dos etapas es ∞nSide「ado' COm血mente' eI calor de ionizaci6n en soluci6n. Esta
cantidad inc-uye, e= adicめn ai caIo「 abso「的o pa「a 「OmPe「 ia uni6n deI acido' tOdos Ios
efectos en el calo「 de ionizaci6n debido al medio, en eI que, eI acido se disocia. Una mane「a
conveniente pa「a most「a「 estO, eS eSCribi「 el p「OCeSO en dos pasos・ COmO Se mOst「6
ante「iomente, …O de ios mejores efectos es la soIvataci6n de ios iones. Es mejor, Sin
emba「go. no imp‘ica「 que esta soivataci6n desarroIla … ndme「O definido de moIecuIas de
agua, ni que este efecto血i∞ eS debido al disoIvente.
Ya q=e la so一vataci6n de -os iones es un p「oceso exOtemico・ el cambio en el contenido de
caIo「 de una reacci6n ∞mPleta, eS la suma aIgeb「aica de las t「es cantidades' dos de Ias
cuales 「epresentan e- ca-o「 -iberado. EI cambio en eI contenido de ∞Io「 apa「ente en Ia
「eacci6n principaI.一a formaci6n de agua’Puede aumenta「 O disminui「 depe=diendo del efecto
dominante de la soIvataci6n o la disociaci6∩・ Realmente, ia funci6n deI soIvente es pa「a
explica「, PO「q=e algunas 「eacciones de neutraIizaci6n・ taIes como' aCido sulf踊∞ cOn …a
base fuerte, SOn maS eXOt色micas que Ias rea∞iones entre細do y bases fuertes' en Ias que
todos ios iones que 「eaccionan es略n totalmente disoc由ciados.
6工3 CALOR DE DiSOしUC16N
Al mezcIa=iquidos, aSi como e- disoIve「 sdidos y gases en =quidos se p「Oduce una
abso「cich o un desprendimiento de caIo「, los cuaIes・ COn f「ecuencia’aicanzan magnitudes
ap「eciab~es. Este caio「 se dete「mina expe「imentalmente, mediante la mezcIa de los
compone=teS directamente en el calo「imetro, aunque Puede caIcuIa「se a parti「 de 。t「aS
magn-tudes te「modinamicas.
EI caIo「 de disociaci6n se caicuia, frecuentemente, Pa「a … mOI de soiuto ' Sin emba「go' Pa「a
las soIuciOneS de componentes liquidos' f「ecuentemente' este Se CaIcuia pa「a un moi de
SOluci6n.
EI calo「 de diSOIuci6n depende de las cantidades 「eiativas de ios compo=enteS a meZCIar’aSi
como de si un p「incipio fue「on tomados pu「os o si uno de e=os se introdujo en la soIuci6n con
una dete「minada concent「aci6n inicia上
EI caIo「, que Se desp「ende o se abso「be al mezclar s=bstancias pu「as・ Se Ilama ca10「 lnteg「al
de disoiuci6∩. La depende=Cia de- ca-o「 integ「aI Hn de … mOI de susta=Cia deI n心me「o n de
moles del soIvente, Puede exp「esa「se por u=a fomuIa empi「ica工a fo「ma de esta formuia
para mezcIas de dife「entes substancias puede se「 Variada.
EI calo「 de dISOIuci6n de un moI de sustancia (COnVenCionaimente tomado como segundo
componente) en …a Cantidad m=y g「ande de soluci6n de una cierta COnCent「aCi6n constante
(n, mOles de solvente para cadan2 mOies de soIuto) se IIama caIo「 de disoIuci6n dife「enciaI o
Pa「CialH2.
una consecuencia de la va「iaci6n del calo「 de d'SOl=Cien con la composici6n de la disoiuci6n’
es que su diIuci6n de una concent「aci6n a ot「a va tambi6n 9COmPahada po「 un cambio
te「mlCO.
La va「iacI6n final po「 moI de so-uto que va asociada con la dIIuci6n de una concent「aci6n a
otra, eS el calo「 lnteg「aI de de la disoIuci6n. Po「 ejempIo, la d血Ci6n de Ia disoluci6n HCI
39
(5OH2O), eStO eS' 1.11 mo-a一' hasta HC一(4OOH2O)' estO eS O.139 molaI, Va PueS“
acompahada po「 e- desarrdlo de una cantidad totaI de ∞Ior de O.30 kcaI po「 mol de cIo皿O
de hid「6geno, a 25o C. Esto se puede ver con las siguientes ecuaciones:
HCl(9) + 4OOH2O (0 = HC一(4OOH2O)　　△H = -17.1'9 K∞I
HCl(g) + 5OH2O m = HC一(50H2O)　　　　△H =-17.40 KcaI
as[ que 「estando
HCI(g)(50H2O)+ 35OH2O(l)=HCI(400H2O)　△H=-0.30KcaI
7. ENTAしPIA Y ENERGIA INTERNA
un cambio temico a vo-ume= cOnStante・ Se debe 。ni∞mente a la dife「encia e巾e ias sumas
de las energlas de los p「oductos y de 'os reactivos・日Signifieado exacto de esto se puede
obtene「 de la siguiente ecuaci6n' ∞nOCida como -a p「ime「a ley de la temodinamica:
de acue「do con elIa, Cualquier calo「 agregado a- sistema aumenta la △E y 「eaIiza un abajo
(W) exte「no・
Despejando q de (1)
Sustituyendo en (3)
como se observa en la ecuaci6n (6), aParte de la va「iaci6n de la ene「gia inte「na, eXiste un
trabajo de expansi6n o de compresi6n. La ecuaci6n (6) puede esc「ibi「Se haciendo 「eferencia
a Ios p「oductos y reactivos como sigue:
q(P〉= (Ep - E「)十P(Vp -∨「〉
q(P)= Ep-E,+ PVp-PV「
q(P〉こ(Ep + PVp〉 - (E' + PV「)
Sustituyendo (8) en (7)
qp=Hp-H「ま△H
qp = △H　　　　　(9)
Ia ecuacich (9) muest「a que a P「eSi6n constante la entalpia es lguaI aI calo「 Cuando △E y △H
son (-) se libe「a caIor, Cuando son (+) se abso「be ca10r
Se puede re-aciona「 -a △E y △H, Si se co=SIdera que los gases de u=a 「eaCCi6= Se COmPOrtan
ideaImente. po「 lo tanto, Se P=ede esc「ibir que:
P△∨ = ∩9R丁
COmO:
△H=△巨十P△∨
ng.雪mOles gaseosas de reactivos
un ejempIo pa「a obtene「 ng es eI 9iguiente:
2NaCI(s) + H2SO4 (l) = Na2SO4 (S) + 2HCI (9)
donde:
S=S6Iido
I雪liquido
g=gaSeOSO
N6tese que solamente se tiene un p「oducto gaseoso, PO「 Io que eI vaIo「 deI cambio mola「 es:
△ng= ngp- ngr
=2-0=2moI
日emp10
Halla「 △E a 25o C con Ia siguiente reacci6∩:
NH3= i N2(9)+十2(g)
Calcuiando △ng
△∩9= ngp一∩9「
n9=(十十1=1
Calculando △E
△E=△H-△n9RT
= 11040- (1) (2) (298)= 10444 caI
8. CALORIMETRIA
La calo「imetria como parte de ia te「moquimica. se 「efie「e a Ios cambios te「micos asociados
con Ias 「eacciones quimicas, eS deci「, Se enCa「ga basicamente de la conve「si6n de la
energia q面miCa en energia t6rmica. Po「 Io tanto, la calorimet「ia se considera una parte de Ia
de ia te「modinamica debido a que sus p「oblemas esfan basados fundamentalmente en eI
P「ime「 prlnCipio de la te「modinamica・
撮
Aho「a bien, a t「aV色S de la calorimet「ia es posibIe determina「 expe「imentaImente eI caIo「 que
abso「be o desp「ende una 「eacci6n quimica; Pa「a la cuaI hecha mano de los llamados
caio「imet「os, dent「o de los cuales tene efecto la t「ansfomaci6n de ene「gla qu血ica a
te「mica, la cuaI es r関ist「ada ∞n un term6metro adecuado' eSta temPe「atu「a Sirve como
eiemento indispensabIe pa「a 「ealiza「 Ios calculos que daran po「 resu他do la cantidad de
caIor deI p「oceso quimico some的O a estudio.
8.1. CALORiMETROS
Los caio「imetros se u刷zan pa「a deteminar los cambios que ocu「「en en la ene「gia intema o
en la entalpia, CUando eI sistema cambia de un estado iniciaI a un estado finaI・ Estos datos
se utiIizan en calcuIos te「modinamicos y temoquinicos"
Los calo「imetros pueden utilizarse cuaIitativamente pa「a detecta「 Ios p「OCeSOS eXOt色micos‘ y
endotermicos, y Cuantitativamente para detemina「 ia extensi6n deI proceso que esta
OCu「「iendo.
Pueden ser aplicados aI estudio de Ias propiedades dei equ帥b「io de la mate「ia) aSi como aI
estudio de ias veIocidades de cambio en estados que no estat en equiIib「io.
Los cambios de fase, en eStudios calo「imetricos de sistemas condensados, han p「Oducido
uno de los datos mds dtiIes sob「e ia tempe「atu「a de eq両b「io pa「a estos cambios, aSI como
ia estimaci6n de la pu「eza de la muestra・
EI disefro y ope「aci6n de un caIorimet「o es e= P「incipio simpIe’Pe「O datos muy sutiles
pueden gene「a「se aunque eI equipo sea simpIe. Si emba「go. medicio=eS muy P「eCisas son
「eque「-das, PO「 Io que en Ia p「actica mode「na se 「equie「en de t色cnicas mas exactas y
atencidn meticulosa de los caio「(metros.
En la siguiente figu「a pueden observa「se la parfes de ias que consta =n caIo「imet「O de
bomba, emPIeado p「incipaImente pa「a detemina「 CaIo「es de combust-6n.
CaIo「imetro de bomba: l) Aspecto exterio「, =) Corte Iongitudinal. La tempe「atura deI agua en
la cama「a intema (C) cambia aI quemase el aIimento en eI recjpiente (A). Ei agua de Ia
cama「a extema (D) actha c○mo materiaI de aisIamiento. ademas del aire en ei espacio vacio
(E).しa cantidad de calo「 P「Oducido se mide en F po「 ei cambio de temperatu「a de un
VOIumen dado de agua. B es una cama「a de oxigeno y G es un motor eI6ctrico pa「a
COnServa「 ei movimiento deI agua.
Ei caIo「imet「o contiene el sistema b皐jo estudio, …O O maS tem6metJOS, un CaIentador
eIect「ico y artificios de mezclado. El ∞lo「血etro esta 「odeado po「 …a Camisa, Ia cuaI
contiene uno o mas te「m6metros y aIgdn artificio para controla「 ia tempe「atu「a. EI calor
Puede se「 t「ansfe「ido e=tre el calo「imet「o y la camisa por conducci6n a t「aves de ios
mate「iales s6Iidos ∞neCtados ent「e sl; PO「 COnduccich y convecci6n a trav6s de c=aIquie「
gas que pueda esta「 p「esente y, PO「 「adiaci6nく6mica・ Tambien puede transferi「Se energfa
en fo「ma de t「abajo, a traV6s de movimientos mecanicos usados en Ia agitaci6n, PO「
COmP「eSich o exp「esi6= cOnt「a …a P「eSi6n extema, O PO「 u=a COr「iente eIect「ica u細zada
Para OPe「ar … CaIentado「・
Los estudios caIo「imetricos son muy amplios, que incIuyen Ios tres estados de ag「egaci6n de
la mate「ia, COmO una SOIa, dos o mas fases. en Ias que se incluyen casi todos Ios tipos de
「eactivos quimicos. Los intervaIos de temperatura esfan ent「e l y 15OO g「ados Kelvin. 1a
p「esI6n que puede se「 medida es de microatm6sferas hasta varios cientos de atm6sfe「as. En
el estudio de expIosivos la ene「gla que puede medi「se es ap「oximadamente de lOO KcaI
44
hasta lO Kcal para algunos calo「es de combusti6n que andan en ese intervaIo; en aIg…OS
estudios caIorimetricos se pueden obtener mic「ocaIo「ias・
A pesa「 deI ampIio intervalo de sistemas, ias condiciones estudiadas 「equieren …a gran
variedad de inst「umentos especificos y tecnicos, aIgunas caracte「isticas comunes de casi
todos elIos se enouentran en aIgunos tipos especifi∞S de ∞Io「面etros・
8.2. TiPOS DE CAしOR面ETROS
Los caIo「imet「os, Se Pueden cIasifica「 en t「es tipos: eStatCOS. dinamicos y de ¶ujo.
Los caIo「inetros estaticos ope「an en un estado de equilibrio definido en eI estado inicial y
finaI a temperatura ∞nStante; Pa「a los caIo「imet「os dinamicos f…Cio=a COn un Cambio
continuo de tempe「atura de manera que eI ∞ntenido nunca llega a … eStado ve「dadero de
equilib「io. 」os caIo〇両etros dinami∞S SOn' gene「aImente. de tamafro pequefro de mane「a
que la tempe「atu「a pemane∞ unifome a traves del ∞Iorimetro. En caIo「imetros de叫O・ un
叫O COnStante de materia, generaImente gas o liduido, Se mantienen dentro y fue「a deI
caIo「imet「o, uSualmente en condiciones de estado unfrorme. Los caio「imet「os en donde se
introduce e=lujo materia y 「ea∞iona con Io§ PrOductos acumuIados dent「O dei caIo「imet「O
「eciben el nombre de caIorimetro de tituIaci6n termom6trica.
Cuando se toma en cuenta ia inte「acci6n ent「e la camisa y el calo「imet「O, Se Pueden
disti=guir t「es tipos‥ isote「micos, de conducci6n y adiabaticos.
En los calo「imet「os de camisa isote「mica o adiabatica eI cambio de caIo「 Q, eS Peque斤a en
compa「acich con eI ∞mbio total de caIo「 dei caIo「imet「O y SuS COntenjdos. En calo「imetros
de conducci6n eI cambio de caio「 es ap「oximadamente iguaI al cambio de ene「gla deI
calo「imet「o y sus contenidos・ En calo「imet「ode conducci6n ei cambio de caIo「 es
ap「oximadamente iguaI al cambio de energfa deI calorimetro y sus co=tenidos. La
tempe「atu「a de Ia camisa isotemica se mantiene constante du「ante Ia medici6n; mient「as
que la tempe「atu「a de …a Camisa adiabatjca se ajusta a la deI caIo「imet「o todas Ias veces"
La ventaja p「incipaI dei cont「oI adiabatico, eS que, nO eXiste inte「Cambio de caIo「 ent「e Ia
camisa con eI caIo「imetro y, PO「 Io tanto. Ia tempe「atu「a deI caio「imet「o es casi constante’en
Ios estados iniciai y finai・ Esto es muy importante en aIgunas investigacio=eS donde eI
sistema 「equje「e u= tiempo conside「abIe a「a alcanza「 eI equilibrio y p=ede se「 Suficiente pa「a
favorece「 …　Cal○○imetro con camisa adiabatica. Aho「a bien, eS maS faciI medi「 una
temperatu「a constante y exacta que una temperatu「a cambiante. Po「 ot「a parte' eS maS dIficiI
de const「ui「 … CaIo「imetro de camisa adiabatica que una isote「mica; eI cont「Ol de la
temperatu「a es tedioso si se hace manualmente y, 「eqUie「e de inst「umentos compIejos si se
hace automaticamente.
A pesa「 de las venta」aS del calo「imet「o adiabatico se p「efie「e algu=aS VeCeS ei lSOtermico por
su aita exactItud en ia medici6∩. eI uso de …a CamlSa isote「mica 「equie「e que e=nte「cambio
de e=ergia ent「e ai caIo「imetro y la camisa se evalde cuidadosamente.
Aho「a bien, 「a「aS VeCeS eS POSibIe cont「oIa「 u=a temPe「atura ideal en u= Ca10「imet「O de
camisa adiabatca, y eS neCeSa「io hace「 una co「「eccich aI cambio de caIo「・ La p「incipaI
fuente de e「「o「 aI caIcular Ia t「ansfe「encia de caIo「 es, Ia falta de unlfo「midad de Ia
45
tempe「atu「a en Ia superficie del calo「imetro y la chaqueta. Ya que la tempe「atu「a de una
Camisa isotemjca es mas unifome que en la adiabatca se prefie「e sobre 6sta; aunque eI
cambio de calo「 es mas g「ande en una camisa isot6mica eI erro「 aI ∞Icula「 e! cambio de
CaIo「 es menor.
しa camisa adiabatica es mas dificiI de const田i「 y ope「a「 a menos que se labore con
controIes automaticos; la camisa isote「mica 「equie「e mas datos y calculos complejos pa「a su
p「ocedimie=tO; ademas la camisa isoくさmica se p「efiere para aque=os caIo「ife「os donde eI
Cambio de temperatura es rapido.
En caio「imet「os de conducci6n todo o casi todo el calor Iiberado o abso「bido en eI
calo「imet「o se conduce de o pa「a la camisa. La medici6n de △ET O △HT depende
di「ectamente deI calouIo de=ntercambio de caIo「, eS(o depende del conocimiento de las
temperatu「as de la camisa y del caio「(metro durante todo e=iempo en que se haga Ia
medici6∩, y COnoce「 la velocidad de transferencia deI ∞lo「 COmO funci6n de estas
tempe「atu「as. La exactitud que se puede tener ∞n un CaIo「血etro de conducci6n, eS menO「.
que la que se puede obtene「 con caiorinetr∞ de ∞misa adiabatica o isct6rmica.
Los caio「imetros de conducci6n pueden se「 del tipo estatico, en CuyO CaSO Ia camisa se
mantiene a tempe「atu「a ∞nStante, y ia tempe「atura iniciaI y final del caIo「imet「o se「an Ias
mismas que Ia tempe「atu「a de la camisa; O Pueden ser de=ipo dinamjco, en CuyO CaSO de
dife「encia ent「e las tempe「atu「as de la camisa y deI caIo「imetro se mantienen constante de
mane「a que Ia t「ansferencia de calo「 es constante. Un ∞lo「imet「o de camisa adiabafroa
Puede co=Verti「se facilmente en un calo「inetro de condu∞j6n dinamica. Los caIo「fmetros
adiabaticos que utjlizan agitado「, COn frecuencia son manejados con una tempe「atu「a en ia
camisa meno「 que la dei calo「imet「o pa「a eIimina「 ei caIo「 gene「ado po「 ia agjtaci6n, este
P「OCeSO Se =ama cont「oI pseudo adiabatico・
CALORiMETRO HUMANO
En calo「imet「ia directa, e=ndividuo humano se coIoca en el caIo「imetro, y Se mide la
cantidad de calo「 p「oducida. Sin emba「go, eS teCnicamente diffcii valora「 sin er「0「eS la
P「oducci6n de caIo「 en un sujeto de expe面IentaCi6∩・
しOS CaIo「imet「os humanos son camaras especiaIes perfectamente aislados. Una corriente de
agua at「aviesa =nOS SerPentines de cob「e en e同nterio「 deI calo「imet「O, absorbiendo calo「
producido po「 eI sujeto. Si se mide e=ncremento de tempe「atu「a deI agua, aSI como Ia
veIocidad a que se despIaza, Ia p「odu∝i6n de calo「 Puede valo「a「se con exactitud. A este
藍需詰詩語霊霊鳥書誌謹書課豊島誓書言霊窪
dispone de pocos calo「imetros tan g「andes‘
No obstante, … Calo「imetro humano se「ia como eI de la siguiente figu「a.
⊥_し』 
- ��� � �� � �二l 
/ � � 
飯§章omie∩I〇、 
一　Ab轟宝や違二面b ��� 
ヽ ���� � 
、.’一-‾.む生 
si el sujeto esta e= Sit=aCi6n de descanso・ eI gasto totaI de energia es Ia suma de:
1. EI c坤emanado (medido a partir de- aumento de tempe「atura deI agua que pa:a a traVeS
de los se「pentinos que reconen Ia cama「a〉・
2. EI calo「 latente de vaporizaci6n (medio a partir de la ∞ntidad de vapo「 de agua ext「aido
deI aire por el p「imer abso「bente de agua). EI CO2 debe abso「berse pa「a eVita que se
acumule dent「o de la calT‘a「a; en este P○○∞So Se libe「a ag=a・ eI consumo de oxlgeno puede
medi「se teniendo en cuenta ‘a cantidad del mismo que debe anadi「se pa「a mantene「 Ia
camara en condiciOneS COnStanteS.
9. EJERCICIOS RESULETOS
l. Un 「ecipiente A contiene 50g de agua cuya tempe「atu「a es de 80O C, Se deja cae「 en …
「ecipiente B que contiene 60 g de agua a una temperafu「a de 2げC. Si se conside「a que la
t「ansfe「encia de caIo「 ocurre tlnicamente ent「e las masas de agua,ふCu割es la tempe「atu「a
de equ掴b「io?
SOしUCION ・ ‥
Para 「esoIve「 los siguientes p「obIemas se ha「a uso de dos baIances de caIor' COn Ias
Siguientes condiciones:
I. CaIor ganado igual a calo「 Perdido.
=.しa suma algeb「aica de Ios ∞Iores debe se「 Ce「O.
QA=QB…　　　　　(1)
Como A pie「de caior, POr COnVenCi6n tiene signo (-), B gana. por lo tanto, tiene signo (+)' PO「
Ioque
-QA十QB=0　　　　　　(2)
Luego ento=CeS, Pa「a nueSt「O ProbIema se tienen las siguientes condiciones:
Recipiente A Recipiente B
ml =50g ml =60g
T2=80OC T2=20oC
T' =T。　　　　　　　　　　　　　　　　T2=Te
Sustituyendo en ia ecuaci6∩ (1)
mlCl△T = m2C2△T
mlCl(T2-T。) = m2C2(Te-T「)
ei caIo「 especifico dei agua se puede conside「a「 iguaI a uno,..‥
(50g)(1.O cal/gO C) (80o C - T。) = (60g)(1caI/gO C) (Te- 20OC)
50 (80-丁。) = 60 (丁。- 20)
4000 -50丁。 = 60丁。- 1200
4000十1200 = 60丁e + 50丁e
5200= 110丁e
丁。 = 47.27 oC
48
2・ En … Calo「imetro de aIuminio, que COntiene lOO cc de gIice「ina a OO C, Se ha sume「gido
una masa de 3OOg de pIomo, Cuya temPe「atura e「a de lOOo C. EI peso del caIo「imet「o es de
40 g. ‘Cual se「乞=a tempe「atu「a 「esuitante? Suponga que no hay p6「dida de calor, COn el
medio ambiente.
DATOS
P iom o g iicerina
mp=3009　　　　　　　　‾ Vさ=100cc
Tp=100OC Tp=OoC
Cp = 0.031 cal/g oC Cp雪0.58 caVg o C
dg雪1.26 9lmI
丁e=?
EI pIomo pie「de calo「, PO口O tantO, eI baIance de caIo「 es:
-Qp+Qa+Qg=O
Q。十Q9=Qp
P°「 i0 1anto
maca(T。- Ta) + m9Cg(T。 - Tg) = mpCp(Tp -T。)
SuStituyendo vaIo「es se obtlene ei siguiente valo「:
丁e= 10238 = 10.24
3. En 220 cc de agua a 75a C se int「oduce un pedazo de hielo cuyo peso‘es de 57g y cuya
tempe「atura es de -20O C. Ei caIo「imet「O de cob「e que contiene el agua pesa 240g y la
tempe「atura final es de 43.5o C. iCual es el caio「 espec綱co dei hieIo?
SOしUClON
Se puede supone「 que no existe t「ansfe「encia de caIo「 aI medio ambiente.
En este ejempio e同ieIo absorbe caior en tres etapas:
A) EI p「lme「O eS un CaIo「sensible, eS deci「 pasa de -20 O C a O O C.
B) EI seg…do es calo「 Iatente. es decir, Cambia de estado a tempe「atura constante・
C) La te「cera etapa co「「esponde a ot「o caIo「 sensibIe, eS deci「, PaSa de O O C a 43.5 O C.
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Teminar eI p「obIema a parti「 de:
EI baIance de calo「, se hara sabiendo que
Ca10「 ganado = CaIo「 Perdido
4. DETERMINACION DE LA CONSTANTE DE UN CALOR面ETRO POR EL METODO DE
しAS MEZCLAS DE AGUA
pa「a dete「mina「 experimentaImente la constante de un ∞lo血et「O eS ne∞Sario 「eaIiza「 los
Siguientes pasos:
a) CoIoca「 una masa de agua a temPe「atu「a ambiente.
b) Equ鵬「a「 a la misma temperatura eI sistema ∞lo「imetto-agua 「egist「ando tempe「atllraS
COn 「eSPeCtO aI tiempo.
c) Adiciona「 ot「a maSa de agua a una temPe「atu「a mayO「 que la del sistema calorimetro agua
(8O C mayor) y agita「・
Regist「ar -a tempe「atu「a de caida ∞n reSPectO aI tiempo.
d) Const「ui「 …a g「邪Ca y calcula「 el inc「emento