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Práctica de Calorimetría: Determinación del Calor Específico de un Sólido Metálico, Apuntes de Organización y Gestión del laboratorio

Documento que detalla el procedimiento para determinar experimentalmente el calor específico de un sólido metálico utilizando un calorímetro convencional. El documento incluye el marco teórico de la calorimetría, la lista de materiales y reactivos, la metodología para determinar la capacidad calorífica del calorímetro y de la sustancia problema, y un cuestionario con preguntas relacionadas al tema.

Tipo: Apuntes

2018/2019

Subido el 27/11/2022

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¡Descarga Práctica de Calorimetría: Determinación del Calor Específico de un Sólido Metálico y más Apuntes en PDF de Organización y Gestión del laboratorio solo en Docsity! DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL INGENIERÍA QUÍMICA ASIGNATURA Laboratorio Integral II De 12:00pm a 14:00pm UNIDAD 1 PRÁCTICA 1 Cuestionario, Práctica Calorimetría y Problemas DOCENTE González Zarate José Luis EQUIPO Díaz González José Martin 17071442 Juárez Cruz Eder Alberto 19070853 González Miranda Litzy Michel 19070874 Medina Francisco Mirielle 19070828 Cd. Madero Tamps. Febrero Del 2022 8 PRÁCTICA 1 CALORIMETRÍA 1 OBJETIVO: Determinar experimentalmente el calor específico de un sólido metálico utilizando un calorímetro convencional. 2 MARCO TEÓRICO [1] Calorimetría se define como medición del calor que se desprende o absorbe en los procesos biológicos, físicos o químicos. Para esos fines, en muchos casos es común recurrir recipientes especiales o aparatos específicos denominados calorímetros cuya función es la de medir las variaciones o cambios de calor. En mediciones calorimétricas se involucran algunos conceptos como calor específico (s), lo cual está definido como la cantidad de calor necesario para elevar en un grado Celsius de temperatura la cantidad de un gramo de sustancia. Por otro lado, la capacidad calorífica (C) es la cantidad de calor necesario para elevar en un grado Celsius la temperatura de una determinada cantidad de la sustancia. Es de notarse entre estos términos que el calor específico s es una propiedad intensiva mientras que la capacidad calorífica C es extensiva, esto es, depende de la cantidad de sustancia. Estos dos conceptos se relacionan mediante la ecuación 1: C= m*s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1) Donde: s es el calor específico, J/gr °C m es la masa de la sustancia, gr C es la capacidad calorífica, J/°C Tabla 1. Calor específico de lagunas sustancias comunes [1]. Sustancia Calor específico, J/gr °C Al 0.900 Au 0.129 C (grafito) 0.720 C (diamante) 0.502 Cu 0.385 Fe 0.444 Hg 0.139 Agua 4.184 Etanol 2.46 Etilenglicol a 20 °C 2382 J/Kg °C Aceite de motor a 20 °C 1880 J/Kg °C 11 4.3 CALOR ESPECÍFICO DE UN LÍQUIDO. Determinar experimentalmente la capacidad calorífica del vaso Dewar de acuerdo al procedimiento del apartado 4.1. Retirar el agua del vaso Dewar anteriormente utilizada y agregar 100 ml de agua destilada fría, colocar el tapón con el termómetro, y registrar el valor de temperatura estable (T1). Calcular la cantidad de masa de agua fría (m1) con ayuda de la tabla de densidades. Medir 150 ml de un líquido problema definido y calentarlo a baño maría a una temperatura de 50 °C (T2). Calcular mediante tablas o fórmula, la masa del líquido problema utilizada (m2). A temperatura estable del líquido problema, agregarlo al vaso Dewar con agua fría, mezclar suavemente, medir y registrar el valor de la temperatura máxima de la mezcla (T3). Calcular el calor específico de la sustancia problema s2 considerando el calor específico del agua como s1 = 1.0 cal/g °C. 5 CUESTIONARIO Para el apartado 4.1 que realizó, calcule la cantidad de calor transferida del agua caliente hacia el agua fría en el estado de equilibrio. Calcule el % de desviación del valor del calor específico de la sustancia problema que utilizó (ya sea el sólido o el liquido), respecto de los valores teóricos reportado en la literatura y explique o a qué atribuye estas diferencias en caso de haberlas. De los calorímetros (“termos”) utilizados por los equipos durante la sesión, cuál considera que es el mejor? y explique en qué se basa su afirmación. 6 BIBLIOGRAFÍA [1] Raymond Chang; química general, 6th. Edición, Editorial McGraw-Hill; pp. 203 -213; (2008). [2] O. A. Burmístrova et-al., Prácticas de química física., Editorial Mir, (1977). [3] Nelson, Jhon H., Kenneth C., Laboratory Experiments., 7th Ed., Editorial Prentice Hall, (1997). Se fabrica un calorímetro, acompañado de un termómetro Medir la temperatura inicial del calorímetro con agua fría (se debe conocer su masa) Se mide la temperatura final Para comenzar con la trasferencia de calor agregamos agua caliente (conociendo su masa) y (temperatura) Calorimetría Mediante la formula C=Q/dT calculamos la capacidad calorífica del calorímetro Repetir el proceso No Si Para variar el procedimiento agregamos una lámina de metal caliente 2.- ¿Cuál es la cantidad de agua fría utilizada en la primera parte de la práctica? 50 ml aproximadamente, 47,9 gramos 3.- ¿Cuál es la temperatura del agua fría utilizada en la primera parte de la práctica? 26.4 *C o 299.6 *K 4.- ¿Cuál es la cantidad de agua caliente utilizada en la primera parte de la práctica? 34 gramos 5.- ¿Cuál es la temperatura del agua caliente utilizada en la primera parte de la práctica? 97.5C 6.- ¿Cuál es la temperatura de equilibrio alcanzada en la primera parte de la práctica? 51.7 C 7.- De acuerdo a los datos de la práctica, ¿cuál es el valor numérico y sus unidades de la capacidad calorífica del calorímetro? daro Fria Agua Caliente z : J 2 ms d7T Grez MS LT == SAZ = Al Ss ( th) 36h ) (51 ?- 244 Qa1= 034 g)C0UJ136 re )( 51?" 74S"C) . Cr z s0?2.88 3 Vaz - CÓSIginarz J ¿Qe? o O - Ce z Y $ GH 7 yg. ss 35/ A: uys.s3 7 ., > tl aer = AS — [ .126 HE El. 7 A a 7 Laboratorio Integral II Calcule la cantidad de calor liberado (en KJ) por 265.3 gr mercurio cuando se enfría de 85.2 *C hasta 10.5 *C. Datos Forms dez 3u8/, focioh y operaciones Mz 265.3 gr / QzmM=3-/ 65.3 / Ss magi Qames:dT Q=lZe6s.230 0.13% 35 (0.s-852r Te 10S*C OPE LC 2.9846 K5 10003 z - y, os 0181 Ze HResltado -2. 7384016 AT Una granalla de plomo con una masa de 26.47 g a 89.98 *C se colocó en un calorímetro a presión constante de capacidad calorífica despreciable que contenía 100 mL de agua. La temperatura del agua se elevó de 22.5 *C a 23.17 *C. cual es el calor específico de la granalla de plomo? SySh y oferacios. Datos Fo mv la poro 26-97 g Q:m+3: 27 Q,=l00 9% (4186 2) (22.17 22.s) Toe a87.938"c e 23 IR s- 0 Q)= 280.162 3". Qh2 -2504623 Loan gan de NAT 100 mi = 1004 =m 7, + 22.80 yt 7 AGR y Ta= 23.70 (26073 (23,17 -89.93%) Calcular 8= 7 Resullado 3 - 0-1585 a CH ágina 318 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD MADERO Laboratorio Integral II Una bola de acero inoxidable de 30.14 g de masa a 117.82 *C se coloca en un calorímetro a presión constante que contiene 120 mL de agua a 18.4 *C. Si el calor específico de la bola es de 0.474 cal/g ”C, calcule la temperatura final del agua. Suponga que el calorímetro tiene una capacidad calorífica despreciable. Datos Formo Les S usthoeoñ y Ñ operec on Macro = 301019 T= 01.82" Q=mM+S: TT, Ounae A S = 0.474 Cal ateo = (30.119) tas ¿E (7 - 112.37) ge o Calor metro acero == Qaga o a Qrgva = (1209) (01,196 Ly 120 mix zo 9 =m 91: (1209) JM 184) T=18.4* CONVeS/ONcs 0 (11808 3/- 1.9345 3 sz GC [cap Despeja mos TP 20-103) (1.9948 E) (Te = M.37)==(1203) (1086 Ze) (Te 184) 5 Ta - l 59.81 7% 7080.133 —-802.32 TA - 3 Y2.ceg 7) E7.8/ Tf + SO2.32 Tp = 1242.68 7) 2050.13 562.13 Tp = 16272.84 TH > 6292-81 = 23.93 : 5623 Resultado 28.78 *C 4|5 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD MADERO Laboratorio Integral II Una muestra de 1.00 X 102 mL de HCI 0.5 M se mezcla con 1.00 x 102 mL de NaOH 0.5 M en un calorímetro a presión constante de capacidad calorífica insignificante. La temperatura inicial de las disoluciones de HCl y NaOH es de 22.5 *C y la temperatura final de la mezcla es de 25.86 *C. Calcule el cambio de calor de la reacción de neutralización sobre una base molar. NaOH(ac) + HCl(ac) NaCl(ac) + H20(!) Suponga que las densidades y calores específicos de las disoluciones son iguales que la del agua (1.00 g/mL y 4.184 J/g *C respectivamente) Dectos Formula sostifución, - . Operaciones 222.5“ Q= m-s-aT 1 > - op > 22.5t Tar 25.86 O=leoo g ) (m.12u e) (es-sé 23.5 V- 1004 100 = Zoum! Q- 281.643 J Qprar= -Qprod > Q=-20/11.612 3 x0-200 L 2 0 OS mod 35623295 y, ¿muO7