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Informe número 4 calorimetría
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
1 / 14
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o
GRUPO: 1F lunes 6:45-9:
Cochabamba, 17 / 10 /20 21
En la siguiente practica se determinará la constante de enfriamiento, el equivalente en agua del
calorímetro, el calor especifico de un metal y el calor de neutralización en base a Dewar.
La calorimetría es la ciencia o el acto de medir los cambios en las variables de estado de un cuerpo con
el propósito de derivar la transferencia de calor asociada con los cambios de su estado debido, por
ejemplo, a reacciones químicas, cambios físicos o transiciones de fase bajo restricciones específicas. La
calorimetría se realiza con un calorímetro. La palabra calorimetría se deriva de la palabra latina calor,
que significa calor y la palabra griega metrón, que significa medida.
En 1780, A. L. Lavoisier, químico francés, considerado como uno de los padres de la química, utilizó un
conejillo de indias para medir la producción de calor por su respiración. Mediante un dispositivo
parecido a un calorímetro. El calor producido por el conejillo de india será evidenciado por la fusión de
la nieve que rodeaba el aparato. Los investigadores A. L Lavoisier (1743-1794) y P. S. Laplace (1749-
la fusión del hielo. El calorímetro constaba de un vaso cilíndrico de hoja lata, barnizado, sostenido por
un trípode y terminado internamente con embudo. En su interior, estaba colocado otro vaso, semejante
al anterior, con un tubo que atravesaba la cámara exterior y que estaba provisto de una llave. Dentro del
segundo vaso se encontraba una rejilla. En esta rejilla se colocaba el ser u objeto cuyo calor específico se
deseaba determinar. En el interior de los vasos concéntricos se colocaba hielo, al igual que en la cestilla.
El calor producido por el cuerpo era absorbido por el hielo, provocando su fusión. Y el agua líquida
producto de la fusión del hielo era recogida, abriendo la llave del vaso interna.
Comprobar la ley de conservación de la energía, en sistemas sin reacción química.
Determinación de la constante de enfriamiento de un calorímetro.
Determinar el calor especifico de un metal Ce utilizando el envase Dewar.
Determinar el calor de neutralización utilizando el envase Dewar.
cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo así como para medir las
cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calorímetro de uso más extendido
consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un
termómetro.
Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento
de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro
(que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada
puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida,
el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto.
El calor latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía térmica
desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a
sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción química, como sucede al quemar un
combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta
bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda de una chispa
eléctrica.
Los calorímetros suelen incluir su equivalente, para facilitar cálculos. El equivalente en agua del
calorímetro es la masa de agua que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual calor en
las mismas circunstancias. De esta forma, solo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.
El nombre del calorímetro se debe a Antoine Lavoisier.1 En 1780, utilizó un conejillo de indias en sus
experimentos con este dispositivo para medir la producción de calor. El calor de la respiración del
conejillo de indias fundía la nieve que rodeaba el calorímetro, mostrando que el intercambio de gas
respiratorio es una combustión, similar a una vela encendida.
El calor de neutralización de un ácido - ácido clorhídrico, ácido nítrico o ácido acético- y una base -
hidróxido sódico, hidróxido amónico- se determina midiendo la máxima temperatura que se alcanza en
un calorímetro al mezclar sendas disoluciones diluidas de ambos reactivos. Previamente, se determina el
equivalente en agua del calorímetro. Con los datos experimentales se procede al cálculo de las
magnitudes: ΔH0neutr, ΔS0neutr y ΔG0neutr.
Toda transformación química se acompaña de absorción o liberación de energía que suele manifestarse
en forma de calor y los procesos químicos pueden clasificarse en endotérmicos y exotérmicos
respectivamente. En las reacciones químicas esta variación calorífica representa la diferencia entre el
contenido energético de los productos y el de los reactivos, en las condiciones de p, V y T que se
especifiquen.
Las leyes de la Termoquímica están basadas en el principio de conservación de la energía - Primer
Principio de la Termodinámica-, y pueden enunciarse como sigue:
1)Ley de Lavoisier y Laplace: "El calor absorbido al descomponerse un compuesto, debe ser igual al
calor desprendido durante su formación".
2)Ley de Hess: "El calor total de una reacción a presión constante es el mismo independientemente de
los pasos intermedios que intervengan".
La importancia práctica de esta Ley es extraordinaria, ya que, según ella, las ecuaciones termoquímicas
pueden tratarse como algebraica y, en consecuencia, combinando adecuadamente aquellas, obtenidas
experimentalmente, es posible calcular calores de reacción no susceptibles de determinación directa.
El calor de neutralización de un ácido - ácido clorhídrico, ácido nítrico o ácido acético- y una base -
hidróxido sódico, hidróxido amónico- se determina midiendo la máxima temperatura que se alcanza en
un calorímetro al mezclar sendas disoluciones diluidas de ambos reactivos. Previamente, se determina el
equivalente en agua del calorímetro. Con los datos experimentales se procede al cálculo de las
magnitudes: ΔH0neutr, ΔS0neutr y ΔG0neutr.
La capacidad calorífica específica, calor específico o capacidad térmica específica es una magnitud física
que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o
sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad; esta se mide en varias escalas. En
general, el valor del calor específico depende del valor de la temperatura inicial. Se le representa con la
letra (minúscula).
De forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que se debe suministrar a
toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la
representa con la letra
balance de calor, y se realiza la determinación de neutralización de la reacción
Cronometro
Calorímetro
Termómetro de alta presión
Hornilla eléctrica
Tapón o tapa
Vaso de precipitado
Reactivos
Agua destilada (300 ml)
EXPERIENCIA 2: EQUIVALENTE EN AGUA DEL CALORIMETRO (π)
Cronómetro
Calorímetro
Termómetro de alta presión
Hornilla eléctrica
Tapón o tapa
Vaso de precipitado
Reactivos
Agua fría (150 ml)
Agua caliente (150 ml)
Cronómetro
Calorímetro
Termómetro de alta presión
Hornilla eléctrica
Tapón o tapa
Vaso de precipitado
Reactivos
Agua fría (50 ml)
Metalx (Cobre aprox. 7 gr)
Cronómetro
Calorímetro
Termómetro de alta presión
Hornilla eléctrica
Tapón o tapa
Vaso de precipitado
Reactivos
Hidróxido de Sodio (NaOH 0.1 N)
Ácido Clorhídrico (HCl 01 N)
T (H2O fría) = 20°C
T (H2Ocaliente) = 40°C
T_fa = 29.1°C
T_eq = 2.056 min
V (H2O fría) = 200 ml
V (H2O caliente) = 200 ml
𝐻
2
𝑂
𝑔
𝑚𝑙
Masa del agua fría:
𝐻
2
𝑂
Masa del agua caliente:
Cálculo de la temperatura final:
𝑓𝑟
𝑓𝑎
𝑎𝑚𝑏
𝛼∗𝑡
𝑎
𝑓𝑟
− 0 , 00076601 ∗ 2. 056
𝑓𝑟
Calculamos 𝝅 :
𝑐𝑎𝑙
𝑐𝑎𝑙
𝑒
𝑐𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜
𝑔𝑎𝑛𝑎𝑑𝑜
𝐻
2
𝑂 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑒
𝑓𝑟
𝑜𝐻
2
𝑂 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑐𝑎𝑙
𝑐𝑎𝑙
𝑓𝑟
𝑜𝐻
2
𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎
𝐻
2
𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎
𝑒
0
𝑜𝐻
2
𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎
𝐻
2
𝑂 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑒
𝑓𝑟
𝑜𝐻
2
𝑂 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒
𝐻
2
𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎
𝑒
𝑓𝑟
𝑜𝐻
2
𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎
𝑓𝑟
𝑜𝐻
2
𝑂 𝑓𝑟𝑖𝑎
El equivalente en agua del calorímetro es:
3. Determinación de Calor especificación de un Metal “CM”
Datos:
m(metal) = 7.68g
𝑒𝑞
= 1.026 min
𝑒𝑏𝑢
0
metal
V (H2O fría) = 260 ml
T (H2O fría) = 20°C
𝑓𝑎
Cálculo de la temperatura final real
𝑓𝑟
𝑓𝑎
𝑎
𝛼∗𝑡
𝑎
4. Determinación del Calor de Neutralización “∆HN”
Datos:
T (inicial HCl) = 21.3°C
T (inicial NaOH) = 20.9°C
Tamb = 20°C
V (HCl) = 250ml; 0.1N
V (NaOH) = 250 ml; 0.1N
𝑓𝑎
t = 1.32 min
mv =116.76 g
𝑣
𝐻𝐶𝑙
= 266.88 g
𝐻𝐶𝑙
mv+ mNaOH = 267.52 g
𝑁𝑎𝑂𝐻
=150.76g
𝑝 𝐻𝐶𝑙
𝑝 𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
Cálculo de la temperatura final:
𝑓𝑟
𝑓𝑎
𝑎
𝛼∗𝑡
𝑎
𝑓𝑟
− 0 , 00076601 ∗ 1. 32
𝑓𝑟
𝑝
𝐻𝐶𝑙
𝑝 𝐻𝐶𝑙
𝑓𝑟
𝐻𝐶𝑙
𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑃 𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑓𝑟
𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑓𝑟
𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
𝑐𝑎𝑙
°𝑐
∆HN=83.683[cal]
Una vez determinado los objetivos con datos que nos dio. Los que hicieron el experimento no tuvieron
mucha precisión, ya que siempre hay un descuido y existe incertidumbre. No se puede encontrar el
error porque los datos varían según a la condición que estaban en el momento que realizaron el
experimento. Puesto que el calorímetro que utilizamos tiene una constante de enfriamiento negativo, el
agua que está en su interior se enfriará en un cierto tiempo.
