Calorimetría I: Determinación de la capacidad calorífica de un sistema calorimétrico - Pro, Resúmenes de Ingeniería Ambiental

¡Descarga Calorimetría I: Determinación de la capacidad calorífica de un sistema calorimétrico - Pro y más Resúmenes en PDF de Ingeniería Ambiental solo en Docsity! ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN PROCESOS FÍSICOS Y QUÍMICOS CALORIMETRIA I Objetivos - Construir una nueva escala de temperatura usando el principio de equilibrio térmico o Ley CERO de la termodinámica. - Determinar la capacidad calorífica de un sistema calorimétrico aislado consistente de dos elementos: CALORÍMETRO y AGUA. Fundamentos teóricos 1.-Términos básicos en termoquímica Es una rama de la química que estudia los efectos caloríficos de las reacciones químicas, se denomina sistema, entre ellos existe el sistema, la transferencia de energía como calor y trabajo y materia entre el sistema y sus alrededores; los alrededores son la parte del universo donde se manifiestan estas interacciones. Una rama de la termodinámica resulta ser la calorimetría. 2.- El calorímetro Es el aparato más importante para medir qv, es la bomba calorimétrica adiabática que es un recipiente central, que es suficientemente sólido para soportar altas presiones. Para asegurar la adiabaticidad el calorímetro debe sumergirse en un baño de agua a cuál se le ajusta constantemente la temperatura para igualarla a la del calorímetro en cada una de las etapas de la combustión. PRÁCTICA N° 4 Cantidad Símbolo Unidad Significado calor q joule (J) Transferencia de energía que produce o resulta de una diferencia de temperatura. Temperatura T oC o K Medición de la energía cinética del movimiento molecular. Resultado de la Ley CERO. Cambio de temperatura ΔT oC o K Diferencia entre la temperatura final y la inicial de un proceso. Capacidad calorífica Cp J oC-1 o J / K Calor requerido para cambiar la temperatura de una sustancia en un grado. Un calorímetro es un equipo experimental en el cual un proceso físico o químico toma lugar. El calorímetro es completamente adiabático donde no sale ni entra, ningún flujo de calor. O sale a sus alrededores. Por esta razón, cualquier calor liberado debe ser mantenido por el calorímetro. Un termómetro es típicamente insertado para medir el cambio de temperatura que resulta de la reacción o proceso físico. Un agitador es empleado para mantener el calorímetro bien mezclado y asegure calentamiento uniforme. El calorímetro que se utilizará en esta práctica contendrá agua o etanol y estará equipado con un termómetro, agitador y un elemento de calentamiento (resistencia eléctrica). Cuando se activa, una corriente eléctrica pasará a través del elemento de calentamiento para generar calor el cual será transferido al calorímetro. Procedimiento experimental Material  Calorímetro  Termómetro  Agitador magnético  Beaker  Head-plate  Probetas  Cobre 2. Determinación de la capacidad calorífica de un sistema calorimétrico (Csist) aislado consistente de dos elementos: CALORÍMETRO y AGUA. Configure el esquema experimental mostrado en la práctica utilizando un vaso de tecno por como calorímetro. Cuidadosamente llene 300 ml. de agua destilada en el vaso e inserte el elemento de calefacción (resistencia eléctrica) unida a una fuente de energía de 18,7 V. Inserte la pastilla de agitación y un termómetro digital en el head-plate del vaso. Anote la temperatura inicial del agua (Ti). Opere por un tiempo suficiente (10 ó 20 minutos) para incrementar la temperatura en unos 5°C pasando corriente eléctrica a través del vaso al mismo tiempo que se encuentra perfectamente agitado por la pastilla magnética. Lea el voltaje (V) y la intensidad (I) en los multímetros y evalúe el calor transferido. Obtenga después de este procedimiento la temperatura final (Tf) y determine la capacidad calorífica de este sistema. i. Experimento en la determinación de la capacidad calorífica de un sistema calorimétrico Datos: a) Medir 300 ml de agua. = 300 g b) Intensidad: 5,49 A c) Voltaje: 18,7 voltios d) Ti = 17,3 °C + 273,15 = 290,45 K e) Tf = 22,3 °C + 273,15 = 295,45 K f) Tiempo = 32 segundos g) ∆T = h) Cpw = 1 cal/gk i) Cpw = 4,184 J/gK C sistema = V x I x tiempo (segundos) = ∆T Csistema = 18,7 V x 5,49 A x 32 segundos = 657,04 J/k (295,45 – 290,45) K ii. Determinación de la capacidad calorífica o constante (Ccal) del calorímetro. mw x Cpw + Ccal = Csistema Hallar: Co = 0,52 JIgK U. Configuración Experimental Pigura 1, Mecanismo diseñando para la experimentación Figura 2. Pastilla electromagnética. Figura 3. Reacción de la pastilla electromagnética al conectar el equipo. 5. Determinación de la capacidad calorífica específica del cobre (cpCu). Antes que la capacidad calorífica específica del cobre pueda ser determinada es necesario conocer la capacidad calorífica (Ccal) del calorímetro. Este valor puede ser encontrado desarrollando un experimento con un metal de capacidad calorífica conocida. Usted utilizará HIERRO (Fe) para este propósito: cpFe = 0,385 J oC-1 g-1 En este experimento, un objeto de masa 15 g de este metal deberá poseer una temperatura de 100,0 oC. Coloque en el calorímetro 200 ml. de agua y con ayuda de una pinza metálica sumerja el objeto de hierro a 100,0°C mientras que es agitado por la pastilla electromagnética. Determine la temperatura inicial y final de este sistema y calcule el cambio de temperatura. Finalmente, determine Ccal.