OBJETIVOS

DETERMINAR EN LA PRACTICA LA CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO DETERMINAR EL CALOR ESPECIFICO DEL METAL Zn DETERMINAR EL CALOR DE NEUTRALIZACION DEL HCl Y EL NaOH DETERMINAR EL CALOR DE SOLUCION DEL CLORURO DE CALCIO

FUNDAMENTO TEORICO

La capacidad calorífica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura. Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

La capacidad calorífica no debe ser confundida con la capacidad calorífica específica o calor

específico, el cual es la propiedad intensiva que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para

almacenar calor», y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor

específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las mismas

variables que la capacidad calorífica.

La capacidad calorífica se puede expresar como la cantidad de calor requerida para elevar en 1ºC, la temperatura de una determinada cantidad de sustancia. Cuanto mayor sea la capacidad calorífica de una sustancia, mayor será la cantidad de calor entregada a ella para subir su temperatura. Por ejemplo, no es lo mismo calentar el agua de un vaso que el agua de toda una piscina: requerimos mayor calor para calentar el agua de toda una piscina puesto que su capacidad calorífica es mucho mayor.

 La capacidad calorífica (C) (propiedad extensiva), se expresa como "calor" sobre "grados centígrados" y, por tanto, tiene las siguientes unidades:

El calor específico (c) (propiedad intensiva) tiene las siguientes unidades:

  

El calor específico es una propiedad intensiva, no depende de la materia, y es un valor fijo para cada sustancia. Así, el agua tiene un valor fijo de calor específico, el cual debemos entenderlo como la cantidad de calor que puede absorber una sustancia: cuanto mayor sea el calor

específico, mayor cantidad de calor podrá absorber esa sustancia sin calentarse significativamente.

El calor específico es la cantidad de calor que se necesita por unidad de masa para elevar la temperatura un grado Celsio. La relación entre calor y cambio de temperatura, se expresa normalmente en la forma que se muestra abajo, donde c es el calor específico. Esta fórmula no se aplica si se produce un cambio de fase, porque el calor añadido o sustraído durante el cambio de fase no cambia la temperatura.

El calor específico del agua es 1 caloría/gramo °C = 4,186 julios/gramo °C que es más alto que el de cualquier otra sustancia común. Por ello, el agua desempeña un papel muy importante en la regulación de la temperatura. El calor específico por gramo de agua es mucho más alto que el de un metal, como se describe en el ejemplo. En la mayoría de los casos es más significativo comparar los calores específicos molares de las sustancias.

De acuerdo con la ley de Dulong y Petit, el calor específico molar de la mayor parte de los sólidos, a temperatura ambiente y por encima, es casi constante. A más baja temperatura, los calores específicos caen a medida que los procesos cuánticos se hacen significativos. El comportamiento a baja temperatura se describe por el modelo Einstein-Debye para el calor específico.

 Calor de reacciónEL calor de reacción, Qr se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio de entalpía del sistema, H r. En este caso podemos escribir:

Los calores de reacción se calculan a partir de los calores de formación. Ejemplo:

El calor de reacción en este caso es igual a los calores de formación de los productos menos los calores de formación de los reactivos:

j>0para productos  j<0  para reactivos

 HTref <0 reacción exotérmica (se desprende calor)

 HTref >0 reacción endotérmica (se absorbe calor)

El calor de formación es el calor necesario para formar un producto a partir de sus componentes. Ejemplo:

  Los calores de formación se calculan experimentalmente, pero puede ocurrir que en la práctica no podamos llevar a cabo la formación de un producto. En estos casos se hace uso de los calores de combustión.

MATERIALES Y REACTIVOS

- Calorímetro adiabático a presión constante - Termómetro- Probeta de 100 ml- Vasos de precipitados de 250 ml- Balanza- Tubos de ensayo- NaOH 1M- HCl 1M- HIELO- AGUA DESTILADA- CaCl2 solido- Granadillas de zinc

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETROa. colocar en el calorímetro limpio y seco 50 ml de agua destilada a la

temperatura ambiente regístralo como T1 b. Inmediamente agregar 50 ml de agua helada a una temperatura

aproximada de 6 a 8 centígrados regístralo como T2c. Cerrar herméticamente el calorímetro con el tapon que lleva que

lleva incorporado un termómetro.d. Agitar el calorímetro hasta que la temperatura de la mezcla

permanezca constante y registrar esta temperatura de equilibrio como t3

e. Teniendo en cuenta que en un sistema adiabático debe cumplirse: calor del sistema es cero

f. Determinar la capacidad calorífica del calorímetro c en j/c o cal/c

2. DETERMINACION DEL CALOR ESPECIFICO DE UN METAL a. En un calorímetro limpio y seco colocar 100 ml de agua, registra

esta temperatura como t1b. Pesar 15 g del metal: polvo de hierra o granallas de zinc en un tubo

de ensayoc. Introducir el tubo de ensayo en un vaso grande que contiene 2/3 de

su volumen de aguad. Calentar el agua hasta que hierva usando el mechero, dejar hervir el

agua para unos 10 minutos y registrar la temperatura del agua hirviendo como t2

e. Luego transferir el metal fe 0 zn al calorímetro rápidamente, con ayuda de las pinzas

f. Cerrar el calorímetro y agitar la mezcla por unos segundos. Hasta que la temperatura se vuelva constante, registrar esta temperatura como t3

g. Con los datos medidos determine el calor especifico del metal en j/gr-°c

3. DETERMINACION DEL CALOR DE EUTRALIZACION DEL HCL Y NaOHa. En el calorímetro limpio y seco colocar 50 ml de NaOH 1M b. Por otro lado medir 50 ml de HCl 1M en una probeta o vasoc. Agitar las soluciones hasta que ambas y por separadas adquieren la

misma temperatura inicial, registrar esta temperatura como t1d. Verter rápidamente el ácido sobre la base, tapar el calorímetro y

agitar continuamentee. Anotar la temperatura más alta observada como T2

f. Considerando que la masa total de la solución es 100 gr (D=1gr/ml) y que su calor especifico es la unidad Ce=1cal/gr.°C calcular el calor de neutralización en kJ o kcal y el calor molar de neutralización en kJ/mol de agua o kcal/mol de agua (ΔH o QN)

4. DETERMINACION DEL CALOR DE SOLUCION DEL CLORURO DE CALCIOa. En el calorímetro limpio y seco. Colocar 100 ml de agua a la

temperatura ambiente. Registrar esta temperatura como T1b. Pesar 6 gr de CaCl2 sólido y agregarlo rápidamente al calorímetroc. Cerrar el calorímetro y agitar la mezcla por un minuto registra la

máxima temperatura alcanzada como T2d. Con los datos medidos determine el calor de solución del cloruro de

calcio en kJ o kcal y el calor de solución molar en kJ/mol o kcal/mol

RECOMENDACIONES

ESTAR ATENTO A LAS INDICACIONES DEL DOCENTE UTILIZAR LOS MATERIALES DE ACUERDO A LA GUIA UTILIZAR EL GUARDAPOLVO PARA LA PROTECCION SEGUIR LOS PASOS DE CADA EXPERIMENTO Y PROCEDIR

DE ACUERDO A ELLO UTILIZAR LOS MATERIALES CON CUIDADO Y TAMBIEN LOS

REACTIVOS

CUESTIONARIO

a. Enumere los objetivos específicos del experimento

1. DETERMINAR EN LA PRACTICA LA CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO

2. DETERMINAR EL CALOR ESPECIFICO DEL METAL Zn3. DETERMINAR EL CALOR DE NEUTRALIZACION DEL HCl Y EL NaOH4. DETERMINAR EL CALOR DE SOLUCION DEL CLORURO DE CALCIO

b. Defina reacción exotérmica y endotérmica

Reacción exotérmica: Es aquella reacción donde se libera calor, esto significa que la energía de las moléculas de los productos (EP) es menor que la energía de las moléculas de los reaccionantes (ER). En las reacciones químicas exotérmicas se desprende calor, el DH es negativo y significa que la energía de los productos es menor que la energía de los reactivos, por ejemplo en las reacciones de combustión.

Durante las reacciones químicas puede producirse absorción o liberación de energía. Esto indica que tanto los reaccionantes como los productos contienen calor que es característico de su masa. El contenido de calor es una medida de la energía que está acumulada por una sustancia durante su formación. La combustión del metano es una reacción de tipo exotérmico: CH4 (g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) + 213 Kcal.

Energía calorífica y temperatura: Si una muestra de agua a una temperatura conocida (Temperatura inicial = Ti) se calienta durante un cierto tiempo, se observa un incremento de su temperatura. Al medir la nueva temperatura se obtiene la Temperatura final (Tf), la variación de la temperatura en la muestra se calcula restando la Tf menos la Ti y el resultado se denomina T.

REACCION ENDOTERMICA.- Se denomina reacción endotérmica a cualquier reacción

química que absorbe energía.

Si hablamos de entalpía (H), una reacción endotérmica es aquella que tiene un incremento

de entalpía o ΔH positivo. Es decir, la energía que poseen los productos es mayor a la de

los reactivos.

Las reacciones endotérmicas y especialmente las relacionadas con

el amoníaco impulsaron una próspera industria de generación de hielo a principios

del siglo XIX. Actualmente el frío industrial se genera con electricidad en máquinas

frigoríficas.

c. Que es un proceso adiabático. De un ejemplo

Durante un proceso adiabático para un gas perfecto, la transferencia de calor hacia el sistema o proveniente de él es cero. El cambio de presión con respecto al volumen obedece la ley Es cuando un sistema no gana ni pierde calor, es decir, Q = 0. Este proceso puede realizarse rodeando el sistema de material aislante o efectuándolo muy rápidamente, para que no haya intercambio de calor con el exterior.

En consecuencia,  

El trabajo realizado sobre el sistema (-W es positivo) se convierte en energía interna, o, inversamente, si el sistema realiza trabajo (-W es negativo), la energía interna disminuye.En general, un aumento de energía interna se acompaña de uno de temperatura, y una disminución de energía interna se asocia de una de temperatura.

Proceso adiabático, en termodinámica, cualquier proceso físico en el que magnitudes como la presión o el volumen se modifican sin una transferencia significativa de energía calorífica hacia el entorno o desde éste.

EJEMPLO: Dentro de un termo donde se colocan agua caliente y cubos de hielo, ocurre un proceso adiabático ya que el agua se caliente se empezara a enfriar debido al hielo y al mismo tiempo el hielo se empezara a derretir hasta que ambos estén en equilibrio térmico sin embargo no hubo transferencia de calor del exterior del termo al interior por lo que se trata de un proceso adiabático.

d. Si se tiene dos calorímetros similares y solo se determina la capacidad de uno de ellos. ¿se podría decir que la capacidad calorífica del otro es la misma? ¿Por qué?No puede ser la misma ya que puede variar de acuerdo en el estado o material del cual está construido y el proceso pero si puede ser un aproximado.

BILBIOGRAFIA

http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/131-calor-especifico-y-capacidad-calorifica

http://es.scribd.com/doc/4990242/CALOR-DE-DISOLUCION-fisicoquimica-1-VISITEN-MI-BLOG-ALLI-ESTOY-SUBIENDO-NUEVOS-ARCHIVOS-http-quimicofiq-blogspot-com

Libro de fisicoquímica pons muzzo