¡Descarga practica 2 laboratorio integral 2 y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Organización y Gestión del laboratorio solo en Docsity!
instituto tecnológico de ciudad madero
departamento de ingeniería química y bioquímica Carrera:
ingeniería química
Laboratorio integral II
Practica Nº2: “Capacidad calorífica de un líquido”
Equipo 2
Docente: Laura Isela Montoya Ortiz
Integrantes del equipo:
Blanca Daniela Amador Ramírez 20071120
Aracely Nochebuena Hernández 20071041
Kenia Larissa Puente Zuniga 19071954
Héctor Alejandro Rivera Briones 20071073
Donají Velarde Del Angel 20071118
Realizada: 14 /02/
Reportada: 21/02/
Índice
Introducción …………………………………………...…………………………………( 1 ) Diagrama de flujo ………………………………………………………………………..( 2 ) Objetivos ………………………………………………………………………………....( 4 ) Marco teórico …………………………………………………………………………….( 4 ) Materiales y reactivos …………………………………………………………………...( 5 ) Metodología ……………………………………………………………………………...( 5 ) Cálculos y datos experimentales ………………………………………………………( 8 ) Conclusión ..…………………………………………………………………………….( 11 )
PRÁCTICA 2
“CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN LÍQUIDO”
OBJETIVO: Determinar la capacidad calorífica de una sustancia en estado líquido por el método de las mezclas utilizando un calorímetro convencional Dewar. MARCO TEORICO: La capacidad calorífica es la cantidad de calor necesario para cambiar la temperatura del sistema en 1°C. El calor se estudia con frecuencia en relación con su efecto sobre el objeto desde el cual o hacia el cual es transferido. Esto ha llevado a pensar que un objeto tiene cierta capacidad calorífica. Cuanto menor es el cambio en la temperatura de un cuerpo asociada a la transferencia de una cantidad de calor determinada, mayor es su capacidad. El método que se sigue se considera adiabático ya que el calorímetro esta construido de tal forma que las pérdidas o ganancia de calor hacia o desde los alrededores se consideran despreciables. En experimentos calorimétricos la magnitud y el signo del efecto térmico Q de un proceso, se determina a partir del cambio de temperatura 𝛥T del calorímetro. Q= (𝛴𝑚𝑖𝑐𝑖)𝛥𝑇 = 𝑊𝛥𝑇 (1) Donde mi son las masas de la sustancia a investigar, del calorímetro y los dispositivos auxiliares (agitador, termómetro); W es la capacidad calorífica total del sistema calorimétrico. La relación entre el calor suministrado por el sistema y la elevación de la temperatura se conoce como capacidad calorífica media del sistema homogéneo. 𝐶 = 𝑄 𝑇 2 −𝑇 1
𝑄 𝛥𝑇
La capacidad calorífica media C depende de la temperatura T2 y de 𝛥𝑇. La capacidad calorífica verdadera es la derivada 𝑑𝑄 𝑑𝑇
. La capacidad calorífica verdadera depende de la temperatura. La dependencia entre la capacidad calorífica media y verdadera se expresa por la ecuación (3):
1 𝑇 2 −𝑇 1
La capacidad calorífica así determinada se toma como la verdadera a una temperatura media: 𝑇 2 +𝑇 1 2
MATERIAL Y RECATIVOS
Tabla1. Listado de material y reactivos a utilizar en experimentos de la práctica 2. CANT. DESCRIPCIÓN CANT. DESCRIPCIÓN 1 Vaso Dewar de 500 ml^1 Vaso de precipitado de 200 ml 1 Tapón de corcho monohoradado 500 ml Agua destilada en una pizeta 1 Termómetro para 100°c 150 ml Sustancia problema 1 Probeta de 250 o 100 ml 1 Parrilla de agitación con calentamiento 1 Matraz Erlenmeyer de 250 ml 1 Vaso de precipitado de 1000 ml METODOLOGÍA El método consiste en poner en contacto térmico dos sustancias. Como resultado de este contacto, el sistema alcanza el equilibrio calorífico con lo cual las temperaturas de ambas sustancias se igualan. La cantidad de calor que gana una de las sustancias es perdida por la otra. Como en todos los experimentos calorimétricos, se ha de conocer la capacidad calorífica del calorímetro, de la sustancia a investigar y total del sistema. 1.- Determinar la capacidad calorífica del calorímetro. (repetir procedimiento de la practica 1). 2.- Determinar la capacidad calorífica del sistema.
Cuando se alcance la temperatura de 40°C del agua de la probeta (T2), agregarla cuidadosamente al vaso Dewar, colocar el tapón con el termómetro y agitar suavemente por unos segundos. Anotar la temperatura cada minuto por 10 minutos; el registro del máximo valor de la temperatura será la temperatura de la mezcla (T3). Considerar para el agua: Capacidad calorífica de 1.0 Cal/g °C; Cp1 = Cp2. Q1 = Q2 (5) Q=mCp𝛥𝑇 (6) 𝛥𝑇 = 𝑇𝑓 − 𝑇𝑖 (7) Q1=mvCpv𝛥T1 + mtCpt𝛥T1 + m1Cp1𝛥T1 (8) Q1= (k + m1Cp1) 𝛥T1 (9) Q2= m2Cp2𝛥T2 (10) (k + m1Cp1)𝛥T1 = m2Cp2𝛥T2 (11) 𝛥𝑇 1 = T3 – T1 ; 𝛥𝑇 2 = T2 – T3 (12) Despejar K, constante de la capacidad calorífica del vaso Dewar.
CAPACIDAD CALORIFICA DE LA SUSTANCIA PROBLEMA
Retirar el agua del vaso Dewar anteriormente utilizada y agregar 150 ml de agua destilada fría, colocar el tapon con el termómetro, agitar suavemente por unos segundos y tomar registros de temperatura cada minuto hasta que la temperatura se estabilice. Estos datos serán m1, T1; m1 se calculara con el volumen y densidad de los 150 ml de agua fría. Depositar 150 ml del liquido problema en el matraz Erlenmeyer y calentar a baño maría hasta una temperatura de 50°C. Cuando la temperatura del liquido problema alcance los 50°C (que la lectura sea estable, la cual será T2), agregar la sustancia problema al vaso Dewar, agitar suavemente por unos segundos, tapar con el tapón, colocar el termómetro y tomar registros de temperatura cada minuto hasta que la temperatura se estabilice (aprox. 10 minutos). El registro del máximo valor de la temperatura será la temperatura de la mezcla (T3). Calcular la capacidad calorífica de la sustancia problema considerando la capacidad calorífica del agua como 1.0 cal/g °C. (m1Cp1 + K) 𝛥𝑇 1 = (m2Cp2)𝛥𝑇 2 (13) 𝛥𝑇 1 = 𝑇 3 − 𝑇 1 ; 𝛥𝑇 2 = 𝑇 2 − 𝑇 3 (14) Despejar Cp2 de la ecuación (13) Para la determinación de m2 se requiere tabla de valores de densidad contra temperatura de la sustancia problema. En caso de no contar con ellos, determinar por picnometría. Compara el valor obtenido con algún valor reportado en literatura y comentar diferencias.
(K+m 1 s 1 ) ΔT 1 =(m 2 s 2 ) ΔT 2 Despejamos K 𝐾 = (m 2 s 2 ) ΔT 2 ΔT 1 − m 1 s 1 sustituimos valores 𝐾 = ( 98. 892 g ∗ 1. 0 Cal gr ºC) ∗ 13 ºC 10 º𝑐 − 99. 713 𝑔 ∗ 1. 0 Cal gr ºC K= 29 Tabla 4. capacidad calorífica de la sustancia problema (sustancia problema) T 1 24 ºC T 2 50 ºC T 3 34 ºC V 1 150 ml V 2 150 ml ρ del C 3 H 8 O a 25 ºC 0.803 g/ml 𝑚 =
Despejamos m 1 𝑚 1 = 𝜌 ∗ 𝑣 1 m 1 = 0.803 g/ml * 150 ml m 1 =120.
ΔT 1 =T 3 - T 1
ΔT 1 = 34 ºC - 24 ºC
ΔT 1 = 10 ºC
ΔT 2 =T 2 - T 3
ΔT 2 = 50 ºC - 34 ºC = 16 ºC
(K+m 1 Cp 1 ) ΔT 1 = m 2 Cp 2 ΔT 2 ……………………………………….......……….ec.( 11 ) Despejamos Cp 2 𝐶𝑝 2 = (K + m 1 Cp 1 ) ΔT 1 𝑚 2 ΔT 2 Sustituimos datos 𝐶𝑝 2 = ( 29 + 80 .3g ∗ 1cal g ºC
) 10ºC
120. 45 𝑔 ∗ 16 ºC
Cp 2 = 0.5671 cal/g ºC
