constante calorimetrica

PRACTICA Nº 8 DETERMINACION DE LA CONSTANTE TERMICA DE UN CALORIMETRO 1. Objetivo Estudiar procesos químicos en los cuales se producen cambios térmicos. Aplicar la ley de Hess.. 2. Introducción Determinación de la constante del calorímetro Antes de utilizar un calorímetro es necesario conocer el valor de su constante (Ck). Se denomina constante del calorímetro a la cantidad de calor absorbida o liberada por las distintas partes del mismo (paredes internas, termómetro, tapa) cando se aumenta o se disminuye, respectivamente, su temperatura en 1 °C. Durante todas las experiencias las medidas deben realizarse con un volumen de líquido constante ya que, si este varía, cambiará la constante del calorímetro (¿por qué?). Para realizar la determinación se coloca dentro del calorímetro una masa conocida de agua (m1) y se determina su temperatura inicial (T1). Se agrega otra masa conocida de agua (m2) a una temperatura conocida (T2). Se determina la temperatura final del sistema (Tf) y se calcula la constante del calorímetro a partir de la siguiente relación (que se obtiene considerando que el calorímetro es un recipiente adiabático): m1.Cp.(Tf – T1) + Ck.(Tf – T1) + m2.Cp.(Tf – T2) = 0 donde Cp es la capacidad calorífica del agua 4,184 J g-1 °C-1). Para realizar la determinación se emplearán dos termómetros de escalas adecuadas: uno de 0 - 50 °C graduado cada 0,1 °C (que nunca debe ser expuesto a una temperatura mayor que 50 °c porque se rompe) y el termómetro del cajón (0 250 °C). Para calibrar dichos termómetros se los sumerge en un vaso de precipitados con agua a temperatura ambiente. Se emplea un termómetro como patrón y se adopta como corrección para el segundo termómetro la diferencia de lecturas observadas entre ambos. Usar el termómetro más preciso como patrón.

3. Materiales:  Calorímetro pequeño de 250 o de 500 ml (termos)  Termómetro beckmann  Agua destilada  Estufa  Vasos de precipitación de 250 y 500 ml  Probeta de 100, 200 y 500 ml 4. Procedimiento:  Como quiera, que para hacer las determinaciones se puede utilizar calorímetros domésticos, es mejor conseguir un lote de cinco o seis calorímetros con las mismas características y dimensiones.  Tomar la temperatura del calorímetro vacío.  Calentar en una estufa, 250 ml de agua destilada hasta una temperatura de 60ºC.  Vaciar el agua caliente en el calorímetro.  Leer las temperaturas cada 5 seg, hasta que la temperatura se estabilice, es decir, se repita las mismas lecturas de temperatura.  Con los datos de las temperaturas, construir una gráfica de temperatura en función del tiempo.  En la gráfica se determinara la temperatura final del calorímetro.  Con el dato de la temperatura final, se puede hacer el balance de calor. CALOR GANADO = CALOR CEDIDO Cc mc ( Tf- Tc ) = C m ( Ta - Tf ) 

Para determinar el calor especifico del calorímetro tendríamos q saber el calor especifico de cada uno de los materiales de los q este constituido y también deberíamos pesar el calorímetro. Esta situación no se presenta, en vista de que el producto del calor especifico del calorímetro por su masa, se conoce como la constante térmica del calorímetro. K ( Tf – Tc ) = Cm ( Ta – Tf )

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Una vez leída la temperatura 1 (T1) del agua en ebullición y la temperatura 2 (T2) del agua del calorímetro proceda a trasladar rápidamente la muestra de metal hacia el calorímetro con rapidez y cuidado, para no romper el calorímetro Se puede proceder a graficar la variación de la temperatura en función del tiempo y en base a este dato sacar la temperatura final ( Tf ) Para hacer los cálculos el estudiante puede utilizar el siguiente balance de calor:

CALOR PERDIDO POR EL METAL = CALOR GANADO POR EL AGUA + CALOR GANADO POR EL CALORIMETRO m = m C ( Tf – Ta ) + K ( Tf – Ta ) mM ( Tm – Tf ) 

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En la ecuación anterior se despeja el calor específico del metal y luego se reemplazan los datos habiéndose determinado de esta manera el calor especifico del metal. CM = mC ( Tf – Ta ) + K ( Tf – Ta ) mM ( TM – Tf ) El valor del calor especifico del metal de ser comparado con el que se tiene registrado en las tablas de los manuales de química. Cuál es la ventaja para que el agua con un calor especifico de 1 cal/g.ªC sea un termorregulador en los animales?

5. Cálculos y resultados:

6. Conclusiones Calculamos correctamente la variación de la energía interna de un sistema gaseoso, utilizando la primera ley de la termoquímica

7. Cuestionario Determinar las constante térmica del calorímetro cuando 350 ml de agua a 90 ºC se vacían de una calorímetro que tiene una temperatura de 17ºC. la temperatura final es de 56ºC, el calor especifico del agua es de 1cal/g ºC

Calcular la temperatura final del equilibrio del calorímetro que tiene una temperatura de 18 ºC se vacían 176 ml de agua destilada a 95 ºC la constante térmica del calorímetro es de 7 cal/ºC, y el calor especifico del agua es de 1 cal/gºC

Determinar la temperatura resultante cuando 230 ml de agua a 83 ºC se vacían en un calorímetro que tiene 150 ml de agua a 15 ºC. la constante térmica del calorímetro es de 10 cal/gºC.

8. Bibliografía http://www.q1.fcen.uba.ar/materias/qi1/doc/GTP04mod.pdf http://industrial.umsa.edu.bo/ingcoronel/PRACTICA%206.pdf