manual final de lab oratorio de fisicoquimica

8/3/2019 Manual Final de Lab Oratorio de Fisicoquimica

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Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin SuperiorInstituto Universitario de Tecnologa Alonso Gamero

Laboratorio de Fisicoqumica

MANUAL DEL LABORATORIO DE

FISICOQUMICA

Santa Ana de Coro, Abril 2.009


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ndice general

Pg.

Introduccin.. 3

Normas de seguridad, higiene y ambiente 6

Instructivo para elaborar reportes 7

Instructivo para la elaboracin de informes. 8

Prctica No1: Anlisis estadstico de datos termodinmicos

Experimentales 12

Prctica No2. Determinacin experimental del factor de

compresibilidad.. 18

Prctica No3: Principio de la conservacin de la energa.. 23

Prctica No4: Calor latente de vaporizacin. 28

Prctica No5: Capacidad calorfica de un slido. 32

Prctica No

6: Calor de combustin (Hg). 36Prctica No7: Calor de disolucin. Mtodo calorimtrico 43

Prctica No8: Capacidad trmica y calor especfico 47

Prctica No9: Ley Cero de la Termodinmica y su aplicacin en

El establecimiento de una escala emprica de temperatura 51

Prctica No10: Capacidad trmica de un calormetro (constante

calorimtrica).. 55

Prctica No11: Determinacin del calor de neutralizacin del acido

clorhdrico con hidrxido de sodio.. 58

Prctica No12: Presin de vapor. 62

Prctica No13: Determinacin de la calidad de vapor. 67

Prctica No14: Determinacin experimental del ndice adiabtico


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(mtodo de Clement-Desormes).. 72

Prctica No15: Isoterma de un gas real. 77

Prctica No16: Determinacin experimental del calor especifico del

etilenglicol por el mtodo de calentamiento. 80

Prctica No17: Determinacin experimental del equivalente

elctrico del calor 84

Prctica No 18: Determinacin de los coeficientes trmicos.. 88

Prctica No19: Determinacin experimental de la entalpade vaporizacin del agua. 91

Prctica No20: Determinacin experimental del coeficiente deJoule-Thompson 94


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Introduccin

El rpido progreso de todas las ciencias

durante el siglo pasado demuestra laefectividad del mtodo cientfico en cuanto a laexpiacin del mtodo cientfico. La observacinforma, junto con la experimentacin, la basede la estructura de la ciencia. Solo mediante laobservacin y la experimentacin se puedenestablecer los hechos, y esto no puedeignorarse nunca, no importa qu tan enconflicto estn con algunas nocionesprevalecientes en ese momento. El respeto a laverdad que se puede demostrar, que es unfactor comn entre las diferentes personas quetrabajan en fenmenos afines, conduce a laorganizacin de los hechos de una maneraordenada de la cual surgen a menudo grandesgeneralizaciones.

Los distintos pasos del procedimientocientfico se pueden describir en la formasiguiente. Se desarrolla un cierto inters sobrealgn fenmeno, el fenmeno se somete a unestudio e investigacin concienzudo para

determinar si se puede formar un conjuntoordenado de conclusiones. Generalmente lasprimeras conclusiones suelen ser nada msafirmaciones cualitativas respecto alcomportamiento. A menudo es posible obtenerconclusiones cuantitativas mediante unaexperimentacin continua y un refinamiento delas tcnicas. Cuando se descubren relacionesmatemticas bien definidas, se les llama leyes.Una ley, por lo tanto, es una afirmacinmatemtica de regularidad de comportamiento.

La ley por ejemplo de los gases ideales, es unaexpresin matemtica de la relaciones-volumen-presin-temperatura en un gas.Mediante una acumulacin mayor de datospuede demostrarse eventualmente que unacierta ley es nada ms aproximada y puedellegarse a obtener una expresin ms exactaque la que se desarrollo la primera vez.

El siguiente paso despus del desarrollode una ley o de un conjunto de leyes es la

generacin de una hiptesis, que describa unmecanismo que explique los fenmenosobservados y las conclusiones en la que se

llegue en las leyes si la hiptesis explica uncierto nmero de leyes y si las prediccionesbasadas en esa hiptesis resulten sercorrectas, se convierte entonces en una teora,una teora puede considerarse por lo tanto,como una hiptesis bien establecida el granvalor. El gran valor de una teora o de unahiptesis reside no solo en el hecho de que dauna explicacin para leyes ya establecida sinotambin en cuanto a que permite alinvestigador predecir otras leyes y formularexperimentos para corroborar esaspredicciones. Por ejemplo, la teora cintica delos gases es una explicacin plausible de laforma en que se comportan los gases y a partirde ella se pueden predecir casi todos losfenmenos gaseosos observados. La pruebatotal o final de una teora es, en la mayora delos casos, una imposibilidad. Los cientficosestn seguros de que la teora atmica esesencialmente correcta pero nunca se ha

logrado producir una demostracin total.El proceso de desarrollo de laobservacin y los hechos a las leyes, lahiptesis, y la teora, se conocen como elmtodo cientfico. El desarrollo de lafisicoqumica como ciencia es uno de losmejores ejemplos de esta aplicacin.

El propsito del laboratorio defisicoqumica, es que el estudiante a travs demtodos experimentales compruebe, indague ytenga nociones sobre las leyes fisicoqumicas y

termodinmicas ya establecidas. En ambasmaterias se han establecido muchas leyes y sehan desarrollado numerosas teoras paraexplicarlas. La importancia de la fisicoqumicaes el de organizar, expnder y sistematizar lasleyes y teoras que sirven de base a toda laqumica. La fisicoqumica se puede definircomo la rama de la qumica que estudia laspropiedades fsicas y la estructura de lamateria as como las leyes y teoras de los


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cambios fsicos y qumicos el nombre lafisicoqumica se debe al uso que se hace enesta rama de la ciencia de los conceptos de

fsica para lograr ese propsito. Al igual queotra rama de la qumica, se basa en laexperimentacin y la observacin.

Existen dos mtodos principales de lafisicoqumica: el cintico y el termodinmico.En el enfoque cintico se trata de describir unmecanismo para explicar fenmenos qumicos,representando para ello a los tomos y a lasmolculas, realizando funciones especificas,como resultado de su estructura y de suscaractersticas.

En el enfoque termodinmico se le dams importancia a los cambios de energaasociados con los fenmenos y a losmecanismos de los procesos, por lo que no senecesita postulado alguno sobre la estructurafundamntela de la materia. El tratamientotermodinmico es mucho ms riguroso y amenudo es ms directo y ms claro. Sinembargo, requiere de un mayor conocimientode las matemticas especialmente del clculo,

que el tratamiento cintico.


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1. Normas de seguridad, higiene yambiente

Hay normas de seguridad que deben cumplirse

estrictamente para evitar accidentes en ellaboratorio:1. El uso de bata en el laboratorio esobligatorio cuando se realizan experimentos.Para realizar algunas manipulaciones desustancias qumicas tambin se debe usarguantes, lentes protectores y mascarillas. Paralas sesiones de laboratorio es recomendablevestir ropa sencilla, que proteja la mayor partedel cuerpo y preferentemente de algodn,zapatos cerrados, con suelas gruesas y sintacones o plataformas.2. No introducir ni consumir alimentos obebidas en el laboratorio. No fumar.3. Operar un instrumento o aparato solamentecuando se sabe manipular, de otra manerasolicitar la ayuda del profesor, del ayudante odel tcnico del laboratorio, para adquirir ladestreza necesaria. Una vez concluido el usode un aparato o instrumento, seguir elprocedimiento adecuado para apagarlo,

desconectarlo, guardarlo y entregarlo alresponsable de su custodia.4. Se llevara el cabello siempre recogido, y nose permitir el uso de pulseras colgantes,mangas anchas, bufandas.5. Se debe de leer la etiqueta y consultar laficha de datos de seguridad de los reactivosqumicos antes de su utilizacin.6. No debe nunca utilizar ningn reactivo alcual le falte la etiqueta del frasco.7. no debe trabajar nunca solo en l laboratorio.

8. Cualquier incidente o accidente ocurridonotificarlo inmediatamente al profesor.9. Al concluir una prctica, guardar todos losinstrumentos, equipos y accesorios utilizados,verificar que todas las tomas de agua, gas,aire, elctricas u otras en el lugar de trabajoestn bien cerradas y/o desconectadas.10 Dejar limpias y secas las mesas de trabajoy el piso del laboratorio.


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2. Instructivo para Elaborar ReportesObjetivo: El reporte tiene por objeto dejar

constancia al profesor de todos los resultados yobservaciones obtenidos en el laboratorio, yadems de los estudiantes que asistieron orealizaron la actividad prctica.

Contenido: El reporte debe contener elnombre, la seccin numero de cedula, y firmade cada uno de los estudiantes que realizaronla actividad prctica. Adems de tener todoslos datos y observaciones que se hayanderivado a lo largo del desarrollo de toda laactividad prctica, el


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4. Instructivo para la Elaboracin deInforme

Objetivo: El informe final de una prcticatiene el objetivo de mostrar que los/lasalumnos/as del equipo han desarrollado unconjunto coordinado de actividades a partir desus conocimientos tericos del tema de laprctica, que les ha permitido disear elexperimento y realizar las medicionesadecuadas; que luego han llevado a cabo eltratamiento y el anlisis de sus datos paraobtener la discusin de resultados cuya validezson capaces de delimitar. A partir de estaexperiencia los alumnos/as son capaces dediscutir y elaborar sus conclusiones yrecomendaciones para mejorar la realizacinde la prctica o podrn, alternativamente,elaborar una crtica fundamentada parademostrar la invalidez de las teoras o de losprocedimientos seguidos en la realizacin de laprctica, de ser el caso.

Sobre la forma de elaborar el Informe: Elinforme debe ser elaborado en computadora elletra tahoma nmero 12, de un espacio estilo

peridico o paper, adems tambin estarredactado en tercera persona y poseermrgenes estrecho superior e inferior de1.27cm y de izquierda y derecha de 1.27cm.

Contenido del Informe: El informe final serentregado la semana siguiente a la ejecucinde la actividad prctica y el mismo debe decontener:

1. Resumen.2. Introduccin.3. Procedimiento.4. Discusin de Resultados.5. Conclusin.6. Bibliografa7.Anexos.

A continuacin se dar un ejemplo de cmo debe ser presentado el informe:


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Laboratorio de Fisicoqumica

Nombre le la Practica(Practica No n)

Realizado por: Ferrer, Nstor; Ferrer, Juan. Del laboratorio de Fisicoqumica

Resumen

En el resumen debe ir una sntesis corta de no ms de ocho (8) lneas,de los aspectos ms resaltantes de la discusin de resultados as como losdatos ms importantes obtenidos de los clculos realizados que dieron losaportes claves para las conclusiones y discusiones finales, por ejemplo%de rendimiento, factor de compresibilidad Z.

Introduccin

En la introduccin se debe comenzarcon todo el marco terico referente a laprctica realizada, y seguido de los objetivosplanteados en la misma. Ejemplo:

Hidrgeno (en griego, creador de agua),de smbolo H, es un elemento gaseosoreactivo, inspido, incoloro e inodoro. Sunmero atmico es 1 y pertenece al grupo 1 (oIA) del sistema peridico.

En un principio no se le distingua deotros gases hasta que el qumico britnicoHenry Cavendish demostr en 1766 que seformaba en la reaccin del cido sulfrico conlos metales y, ms tarde, descubri que elhidrgeno era un elemento independiente quese combinaba con el oxgeno para formaragua. El qumico britnico Joseph Priestley lollam aire inflamable en 1781, y el qumico

francs Antoine Laurent de Lavoisier le diofinalmente el nombre de hidrgeno

Como la mayora de los elementosgaseosos, el hidrgeno es diatmico (susmolculas contienen dos tomos), pero a altastemperaturas se disocia en tomos libres. Suspuntos de ebullicin y fusin son los ms bajosde todas las sustancias, a excepcin del helio.Su punto de fusin es de -259,2 C y su punto

de ebullicin de -252,77 C. A 0 C y bajo 1atmsfera de presin tiene una densidad de0,089 g/l. Su masa atmica es 1,007. Elhidrgeno lquido, obtenido por primera vezpor el qumico britnico James Dewar en 1898es incoloro (excepto en capas gruesas, quetienen un aspecto azul plido) y tiene unadensidad relativa de 0,070. Si se deja evaporarrpidamente bajo poca presin se congelatransformndose en un slido incoloro.


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El hidrgeno es una mezcla de dosformas diferentes, ortohidrgeno (los ncleosgiran en paralelo) y parahidrgeno (los ncleos

no giran en paralelo). El hidrgeno ordinarioest compuesto de unas tres cuartas partes deortohidrgeno y una cuarta parte deparahidrgeno. Los puntos de ebullicin yfusin de ambas formas difieren ligeramentede los del hidrgeno ordinario. El hidrgenopuro puede obtenerse por adsorcin delhidrgeno ordinario en carbn a unatemperatura de -225 C.

Se sabe que el hidrgeno tiene tresistopos. El ncleo de cada tomo dehidrgeno ordinario est compuesto de unprotn. El deuterio, que est presente en lanaturaleza en una proporcin de 0,02%,contiene un protn y un neutrn en el ncleode cada tomo y tiene una masa atmica dedos. El tritio, un istopo radiactivo e inestable,contiene un protn y dos neutrones en elncleo de cada tomo y tiene una masaatmica de tres.

Cabe destacar que el hidrgeno es parte

fundamental y es utilizado en infinidades deprocesos no solo industriales, sino tambin deinvestigacin cientfica, y por ellos en estaprctica se han trazado el objetivo principal desintetizar hidrogeno a un 98% de pureza atravs del agua, y haciendo nfasis en losobjetivos especficos de, conocer la importanciadel hidrogeno desde el punto de vista industrialy acadmico, as como tambin de conocer elproceso en el cual se separa el hidrogeno delagua , por ltimo, y no menos importante

estudiar las propiedades fsicas y qumicas delhidrogeno sintetizado en el laboratorio.

Procedimiento

En el procedimiento estarn todos lospasos o pautas con la que se realizo laprctica, pero en tiempo pasado. Ejemplo:

1. Se prepar una disolucin de acetatode polivinilo, al 50% y se observo suspropiedades.

2. Se le agreg dos gotas de colorante ala disolucin.3. Luego se prepar una disolucin de

tetraborato de sodio, al 4%, y se leagrego una cuchara da de esta a ladisolucin de acetato de polivinilo,revolviendo con una varilla hasta quese obtuvo una masilla.

4. Se procedi a sacar el polmeroresultante del recipiente y se dejoencima de la mesa sobre un plstico.

5. Se determino el rendimiento en masa yluego se observaron las propiedadesfsicas y mecnicas del polmeroobtenido.

Discusin de Resultados

En la discusin de resultados se va acomentar, indagar de todos y cada uno losresultados obtenidos en la prctica, adems de

tambin comparar (en lo que exista el caso) lateora con los datos experimentales obtenidos,y explicar paso a paso y detalladamente elporqu se obtuvo esto, el porqu dio esteresultado, etc. Qu factores bien seaambientales, humanos o de cualquier otrandole pudieron afectar el resultado o elproducto final.

Conclusin

En la conclusin se comentara de losobjetivos planteados, y si, si o no fueroncumplidos y porque cree ud de que secumplieron o no los objetivos, adems de teneruna serie de recomendaciones sobre el cmocree ud de que se podra bien sea agilizar laprctica o evitar posibles accidentes, prdidasde apreciacin, que vallen en funcin deoptimizar el procedimiento para la realizacinde futuras prcticas.


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Bibliografa

Ya en la bibliografa se dar informacin

a todo lo referente en el cual se encontraron ose tomaron todos los datos para la realizacindel informe. Ejemplo:

Cengel, YunusTermodinmicaEditorial Los PerozosCoro-Venezuela

Ao 2.009 Google.co.ve

http:/www.c5.ve/veta/fisicoqum

ica/ejemplo/materia.xt.htm

Anexos

En los anexos se colocarn todos losclculos y operaciones realizadas,adems de todas graficas, y tablasutilizadas en la prctica y/o realizadasen la misma, adems se deben en elcaso que fuere tabular todos y cada

uno de los resultados obtenidos en laprctica.


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Prctica No 1

Anlisis estadsticos de los datos termodinmicos

1. Objetivo general: Aplicacin correcta de las herramientasestadsticas en el manejo depropiedades, tales como: presin,temperatura y volumen.

2. Objetivos especficos:1) Definir las siguientes propiedades de

fluidos: presin, temperatura y volumen.2) Operar correctamente instrumentos de

medicin de presin y temperatura.3) Aplicar claramente las medidas de

tendencia central media, desviacinestndar de la muestra. Desviacinestndar de la media o desviacin deerror.

4)Ajustar datos experimentales a una rectautilizando el mtodo de mnimoscuadrados.

5)Aplicar mtodos de interpolacin lineal yextrapolacin de curvas ajustadas.

2. Marco terico: Medicin: Este proceso implica elegir una

unidad de medida (metro, milmetro,kilometro, o ao luz, en caso de longitudes)y de poder determinar cuntas de estasunidades estn comprendidas en lacantidad a medir.

Lectura de un Instrumento: Apreciacin de instrumento: La

menor divisin de la escala de uninstrumento, en el caso de una reglagraduada en centmetros (cm) un(1) milmetro. La apreciacin delinstrumento solo depende de la escala.

Errores de Medida: Una investigacinexperimental nunca estar exenta deerrores, a los que se les llama errorexperimental

Error Experimental: En la medida enque se minimice la presencia del errorexperimental en el desarrollo delexperimento, mayor confiabilidadtendrn los resultados y conclusionesque de l se deriven. Existen variostipos de errores que ocurren al efectuarcualquier medicin y se clasifican en dosgrandes categoras:

Errores Casuales: Como se hasealado, a pesar de realizar lasmedidas con el mismo instrumento ycon el mayor cuidado posible, si serepite se obtienen valores ligeramentedistintos entre s. Esto no se deriva delproducto del descuido, pero s de lainteraccin del observador con elinstrumento de medida, durante el cualtiene que seguir unos pasos en loscuales su reaccin en uno u otro

sentido. Errores Sistemticos: Estos sonerrores que siempre afectan la medidaen un mismo sentido, son debidos afallas en los instrumentos o a unprocedimiento de medida defectuoso. Elinstrumento puede estar defectuosopero aun as si se da cuenta de laexistencia de este error se puedencorregir las medidas ya que el efectosobre ellas es constante. Estos errores

son fciles de detectar y corregirconsecuentemente el procedimiento demedicin, por ejemplo, calibrando mejorlos aparatos antes de realizar la medida.

Valor Medio o Media (): Sea X lacantidad a medir, Xv, el valor verdadero deesa cantidad. Ese valor Xv no se conocesiempre pero se puede tomar como el valorque se ha determinado con instrumentosque sean muchos ms precisos del que se


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tenga a disposicin, por ejemplo, en el casode la determinacin de la aceleracin de lagravedad g, hay valores muchos ms

precisos que los que se determinan en estecurso y el cual se puede tomar como Xv. Sise hace n veces se van a obtener nresultados para X(X1, X2, X3,Xn), yesto permite el clculo de los promediosaritmticos X de los Xi medidos:

X = (X + X + X + . . + X) (1)Donde:

X= mediaXi= valores de las medicionesn= nmero total de mediciones

Si nes grande se puede demostrar queX es un valor mucho ms cercano a Xv quecualquier otro valor Xi tomado al azar. Porconsiguiente la mejor manera de proceder paraacercarse lo ms posible al valor Xv es:

Realizar un nmero, n grande demediciones de X, y mientras ms

grande mejor. Realizar el promedio desacuerdo a laexpresin (1).

Tomar este valor medio, X como elresultado de la medida.

Si se conoce el valor de Xv la diferenciava a ser igual al resultado de X Xv quees el error de la medida, recordandoque no siempre se conoce el valorverdadero de Xv.

Desviacin Estndar de una Serie de

Medidas o de la Muestra (s): Otracantidad de mucha utilidad en el laboratorioy en el proceso de medida, es la desviacinestndar de una serie de medidas quecuantifica la dispersin de las medidasalrededor de un valor promedio cuando lasmedidas estn distribuidas segn una curvade Gauss o curva en campaa, ladesviacin estndar de la muestra se define

como:

= ( ) (2)Donde:s= Desviacin estndar de la muestra= mediaXi= valor medion= nmero total de medidas

El trmino s2 conocido como varianzatambin es utilizado pero en qumica se refiereel valor de s debido a que presenta las mismasunidades que el dato experimental. Desviacin Estndar de la Media (sm):

Queda solo por determinar el valor del valormedio de la cantidad medida que ser elerror de la observacin o medida efectuada,es decir que el error deber figurar en elresultado final de su observacin, ladesviacin estndar de la media serepresenta de la siguiente forma:

= (3)Donde:Sm= Desviacin Estndar de la Media

S= Desviacin Estndarn= Nmero total de mediciones

Se conseja para una mejor precisindisminuir lo ms posible la desviacinestndar, usando para ellos los mejoresinstrumentos, tratando as de disminuir loserrores en vez de proponerse hacer un grannmero de mediciones de baja calidad.

En resumen, si se tiene una serie de nmedidas de la misma cantidad, X y en las

mismas condiciones, la manera de proceder sines grande es:a. Realizar una tabla con nmedidas y la

estimacin de su lectura.b. Calcular el promedio resultado de la n

medidas de X .c. Calcular la desviacin estndar s.d. Calcular la desviacin estndar de la

media sm e indicar su resultadocon el numero de cifras significativaslimitado por el error, la desviacin


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estndar de la media y las unidadesapropiadas, ejemplo: = (456.890.05)

Mtodo de los Mnimos Cuadrados: Esun mtodo utilizado para determinar laecuacin de ajuste de una recta para unaserie de puntos dispersos, el objetivo deeste mtodo es de poder determinar lasconstantes de la ecuacin de la recta. Sesabe que la ecuacin de la recta es lasiguiente: = + (4)

Donde:m= pendiente de la recta (constante)b= corte con el eje Y (constante)X= variable independiente

Y= variable dependiente

3. Materiales y equipos:Materiales Equipos

Agua Destilada Manmetro

Beaker 500mlManta CalefactoraCronmetro

Cilindro Graduado250ml

Termmetro

4. Procedimiento experimental:1. Tome 5 valores de presin atmosfrica,

con los datos obtenidos hacer un

anlisis y determinar media, desviacinestndar y desviacin media.2. Tome un beaker y llnelo con

aproximadamente 500cm3 de agua,medir la temperatura inicial y luegopngalo en la manta calefactora durante20 minutos, midiendo su temperaturacada 2 minutos. Con los datos obtenidosdel experimento anterior elabore unagrfica en papel milimetrado,temperatura vs tiempo. Interprete la

grfica y determine los valores detemperatura al cabo de 4.25, 6.25 y 8.5minutos utilizando el mtodo de

interpolacin lineal.3. Llene el cilindro graduado con 250cm3de agua, con el mismo flujo de agua(volumen/tiempo). Realice lasmediciones 10 veces tomando el tiempoque tarda el cilindro en llenarse, tabulelos datos. Con los datos obtenidos hagaun anlisis y determine: media,desviacin estndar y desviacin media.

5. Clculos: Valor Medio o Media ():X = (X + X + X + . . + X) (1)

Donde:X= mediaXi= valores de las medicionesn= nmero total de mediciones

Desviacin Estndar de una Seriede Medidas o de la Muestra (s):

= ( ) (2)Donde:s= Desviacin estndar de la muestra= mediaXi= valor medion= nmero total de medidas

Desviacin Estndar de la Media(sm):

= (3)Donde:Sm= Desviacin Estndar de la MediaS= Desviacin Estndarn= Nmero total de mediciones

Mtodo de los Mnimos Cuadrados:

= + ( 4 )


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Donde:m= pendiente de la recta (constante)

b= corte con el eje Y (constante)X= variable independienteY= variable dependiente

Ejemplo:

Suponga que se tienen los siguientesdatos de temperatura tomados durante unminuto cada 10 seg:

Se procede a graficar los datos:

Donde m se expresa de la siguiente manera:

= () ( ) (5)Y b de la siguiente manera:

Donde para ambas frmulas n= al nmero demediciones realizadas.

Ya parael

ejemplo losvalores

de m yb sonrespectivamente:

= (.)() () = 0.4357 = 196.5(0.4357210)6 =17.50

Ya con los valores de m y b calculados laecuacin de la recta queda de la siguienteforma: =0.4357+17.50Esta ecuacin se precede a graficarlaobtenindose la recta ajustada.

= (6) 6. Pre-laboratorio:Investigar

1. Qu es magnitud fsica?2. Qu son propiedades de los fluidos,

presin y temperatura?3. Qu importancia tiene la medicin?4. Qu es el sistema MKS?

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80

Temperatura vs Tiempo

X Y XY X210 20 200 10020 29 580 40030 31 930 900

40 32.5 1300 160050 41 2050 250060 43 2580 3600

210 196.5 7640 9100Tiempo(s) 10 20 30 40 50 60Temperatura

(C)20 29 31 32.5 41 43


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Reporte de datos Tabla 1: Presin atmosfrica

Temperatura:_____C

Tabla 2: Curva de calentamiento de una sustanciaTemperatura (C) Tiempo (min)

0

12

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

N0 de medicin Presin aparente

1

2

3

4

5


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Tabla 3: Datos de caudalVolumen

recolectado(ml)

Tiempo (S)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes

Nombre y apellido C.I Firma

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________


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Prctica No 2

Determinacin experimental del factor de compresibilidad

1. Objetivo general:Determinacin del comportamiento de un

gas a diferentes presiones, mediante el clculoexperimental del factor de compresibilidad Z,manteniendo la temperatura constante.

2. Objetivos especficos:1) Diferenciar los equipos utilizados para

medir presin.2) Operar correctamente una bomba de

vaco.3) Manipular, sin error, un equipo donde

fluye gas a altas presiones manteniendola temperatura constante.

4) Calcular el factor de compresibilidad Z,de un gas determinado a diferentespresiones manteniendo la temperaturaconstante.

5) Realizar la grafica Z vs Pj, a temperaturaconstante para el gas en estudio yestablecer como su comportamiento, adiferentes presiones.

3. Marco terico: Gas: Es sustancia en uno de los tres

estados diferentes de la materia ordinaria,que son el slido, el lquido y el gaseoso.Los slidos tienen una forma bien definida yson difciles de comprimir. Los lquidosfluyen libremente y estn limitados por

superficies que forman por s solos. Losgases se expanden libremente hasta llenarel recipiente que los contiene, y sudensidad es mucho menor que la de loslquidos y slidos.

Factor de Compresibilidad Z: El factorde compresibilidad Z, permite conocer ladesviacin del comportamiento del gas conrespecto a la idealidad, y el mismo sedefine como:

= (1)Donde:P= Presin absoluta del gas (atm, mmHg, Pa,Psi (lb/in2))

V= Volumen del gas (L, cm3, Ft3)n= Nmero de moles del gasT= Temperatura del gas (K, R)

Para gases que se comportan de formaideal Z=1, para gases reales Z puede sermayor o menor que 1. Cuanto ms lejos seencuentre de la unidad mayor es la desviacindel comportamiento de un gas ideal. Los gasessiguen la ecuacin del gas ideal con granprecisin a bajas presiones y altastemperaturas, con respecto a sus valores detemperatura y presiones crticas.

4. Materiales y equipos:Materiales EquiposNitrgeno Barmetro Argn Bomba de VacoHelio

Solucin Jabonosa

5. Procedimiento experimental:1. Mida la presin atmosfrica.2. Durante la experiencia tome al menos 3

lecturas de la temperatura ambiente.3. Encienda la bomba de vaco, teniendocuidado de abrir primero la vlvula depaso al agua y fijar el rotmetro en300L/h.

4. En el equipo a utilizar verifique losmanmetros A, B y C marquen 0.

5. Cierre la vlvula N0 2 y abra las vlvulas3-4-5-6-7-8 y el regulador, las vlvulas 4y 6 permanecen abiertas durante todo elprocedimiento.


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6. Conecte la bomba de al equipo yevacue el sistema por espacio de 2minutos.

7.Antes de desconectar la bomba de vacocierre las vlvulas 7-8-5 y 3 (ensecuencia) y el regulador.

8. Abra lentamente la vlvula N0 1 hastaque el manmetro A indique una presinentre 100 y 150kg/cm2 (presin debombona).

9.Abra lentamente el regulador hasta queel manmetro B indique una presinentre 50 y 100 kg/cm2 (presin deentrada al sistema).

10. Abra lentamente la vlvula N0 3 hastaque el manmetro C indique una presinentre 1000 y 1200 psi, inmediatamentecierre las vlvulas N03 y N01.

11.Despresurice la vlvula N0 2 y acontinuacin cierre la vlvula N0 2 y elregulador.

12.Verifique que no existan fugas, (escapesde gas) para ello utilice una solucin

jabonosa.

13.Deje que el sistema alcance su equilibriotrmico, al lograrlo, anote la presincomo Pman0.

14.Abra lentamente la vlvula N05 y espereque el nuevo sistema alcance suequilibrio trmico, anote esta presincomo Pman1.

15.Cierre la vlvula N05 y abra las vlvulasN07 y 8, para s evacuar el gascontenido en la bombona de 75cm3.

16.Conecte la bomba de vaco y realice estepor espacio de 1 minuto. Cierre lasvlvulas N07 y 8 y efecte una nuevaexpansin abriendo la vlvula N05.

17.Espere que el sistema alcance suequilibrio trmico y anote esta presincomo Pman2.

18.Repita los pasos N014, 15 y 16 hastaque la presin en el manmetro C seade 300psi aproximadamente.

6. Clculos: Mtodo Experimental para el

Clculo de Z:

La ecuacin general a utilizar para elclculo experimental del factor decompresibilidad es:

= +

(2)Donde:Zj= Factor de compresibilidad en cualquier

expansin j (Z0, Z1, Z2,..Etc.).J= Subndice que indica el nmero deexpansiones (1, 2, 3,Etc.).Pj= Presin absoluta en cualquier expansin(P1, P2, P3..Etc.).Pman= Presin medida en el manmetro dellaboratorio a cualquier expansin (Pman1, Pman2,Pmam3,.. Etc.).PAtm= Presin atmosfrica medida con elbarmetro.Pman0= Presin manomtrica inicial.

( ) = Relacin de Volmenes, depende delgas de trabajo.Z0= Factor de compresibilidad a la presin P0.

= + (3)P0= Presin absoluta inicial.

Para realizar el clculo de Zj, utilizandola ecuacin 1 se debe determinar previamentela relacin de volmenes ( ) y el factor decompresibilidad Z0. Calculo de la Relacin de

Volmenes:Utilizando el gas nitrgeno, se realiza la

experiencia a partir del grafico ( ) vs Pj , sedetermina la intercepcin con el eje Y; estevalor corresponde a la relacin de volmenespara el equipo utilizado. Este valor ya seencuentra determinado en los siguientescompuestos:

Nitrgeno: 1.305787


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Argn: 1.356523Helio: 1.295781

Clculo de Z0:Utilizando los datos experimentales delgas en estudio, se realiza la siguiente tabla:

Pmanj PAtm

= + ( + )

( + )

Pman

0

Cte P0 Cte ( + )

Pman1

CteP1 Cte ( + )

Pman2

CteP2 Cte

( + )

A continuacin se grafica y por el

mtodo de mnimos cuadrados se ajusta arecta:

()

=

Para luego obtener la ecuacin = + ;donde:

= ;Despejando Z0 nos queda:

= Una vez determinada

()

y Z

0se

puede utilizar la ecuacin 1 para el clculo delos diferentes factores de compresibilidad a lasdiversas presiones. Ejemplo:

=

Por ltimo se grfica Zj vs Pj y seestablece como es el comportamiento del gascon respecto a la idealidad dependiendo del

valor de la presin. Se deben presentar losresultados en porcentajes de desviacin.

7. Pre-laboratorio:Investigar

1. Ecuacin de gases ideales y gases realesCul es su significado?

2. Qu es un gas real?3. Qu es un gas ideal?4. Qu importancia tiene la ecuacin de

los gases reales e ideales, cual es sufuncin?


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Diseo de equipo

Fig. 1: Equipo de determinacin del factor de compresibilidad.


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Reporte de datos

Tabla 1: Datos Ambientales

Tabla 2: Presiones manomtricas:Pman0(psi) Pman1 (psi) Pman2 (psi) Pman3 (psi) Pman4 (psi) Pman5 (psi)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

Presin Atmosfrica

(Atms)Tem Amb 1

(C)

Tem Amb 2

(C)

Tem Amb 3

(C)


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Prctica No 3

Principio de conservacin de la conservacin de la energa

1. Objetivo generalEstablecer con precisin el principio de

la conservacin de la energa en el procesorealizado.

2. Objetivos especficos:1. Operar con precisin una balanza

electrnica.2. Utilizar fuentes de poder y multmetros

digitales para establecer y medirparmetros elctricos.

3. Operar sin error un calormetro elctricono adiabtico.

4. Reconocer los diferentes tipos deenerga involucradas en el proceso enestudio.

5. Calcular las cantidades de energa quese presentan en el proceso.

3. Marco terico: Principio de la conservacin de laenerga: Tambin es conocido como laprimera ley de la termodinmicadeclara que la energa no puedecrearse ni destruirse, solotransformarse. Por lo tanto toda lacantidad de energa deber tenerse encuenta durante cualquier proceso.

Energa: capacidad de un sistemafsico para realizar trabajo. La materia

posee energa como resultado de sumovimiento o de su posicin en relacincon las fuerzas que actan sobre ella.La radiacin electromagntica poseeenerga que depende de su frecuenciay, por tanto, de su longitud de onda.Esta energa se comunica a la materiacuando absorbe radiacin y se recibede la materia cuando emite radiacin.La energa asociada al movimiento se

conoce como energa cintica, mientrasque la relacionada con la posicin es laenerga potencial. Por ejemplo, unpndulo que oscila tiene una energapotencial mxima en los extremos desu recorrido; en todas las posicionesintermedias tiene energa cintica ypotencial en proporciones diversas. Laenerga se manifiesta en varias formas,entre ellas la energa mecnica,trmica, qumica, elctrica, radiante oatmica. Todas las formas de energapueden convertirse en otras formasmediante los procesos adecuados. En elproceso de transformacin puedeperderse o ganarse una forma deenerga, pero la suma total permanececonstante. Un peso suspendido de unacuerda tiene energa potencial debido a

su posicin, puesto que puede realizartrabajo al caer. Una batera elctricatiene energa potencial en formaqumica. Un trozo de magnesio tambintiene energa potencial en formaqumica, que se transforma en calor yluz si se inflama. Al disparar un fusil, laenerga potencial de la plvora setransforma en la energa cintica delproyectil. La energa cintica del rotorde una dinamo o alternador se

convierte en energa elctrica mediantela induccin electromagntica. Estaenerga elctrica puede a su vezalmacenarse como energa potencial delas cargas elctricas en un condensadoro una batera, disiparse en forma decalor o emplearse para realizar trabajoen un dispositivo elctrico. Todas lasformas de energa tienden atransformarse en calor, que es la forma


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ms degradada de la energa. En losdispositivos mecnicos la energa noempleada para realizar trabajo til se

disipa como calor de rozamiento, y lasprdidas de los circuitos elctricos seproducen fundamentalmente en formade calor.

4. Materiales y equiposMateriales Equipos

Agua TermmetroHielo Calormetro

ElctricoVaso o Recipiente

Cronmetro

5. Procedimiento experimental:1. Mida la temperatura ambiente

(Tamb).2. Verifique que los anillos del espiral

del calormetro elctrico no seencuentren pegados.

3. Pese el vaso del calormetro vacio.4. Conecte a la red elctrica la fuente

de poder. Encindala y fije el voltajeen 3.3voltios.

5. Pese el vaso del vaso del calormetrocon agua, una masa aproximada de270g, (masa del vaso ms agua).

6. Lleve el agua contenida en el vaso auna temperatura de 4 a 5C pordebajo de la temperatura ambiente,mediante la aplicacin de hielo en laparte externa del vaso.

7.

Introduzca el vaso dentro delcalormetro asegurndose que laresistencia (espiral), quede cubiertacompletamente con agua.

8. Arme el sistema, posicione lacubierta y coloque la sondatermomtrica.

9. Agite suavemente para buscar elequilibrio trmico, cuando latemperatura se mantenga constante

regstrela como temperatura inicial(T0), del sistema.

10.Conecte la fuente de poder delcalormetro. Inmediatamentearranque y agite continuamente.

11.Cuando la temperatura se encuentrepor encima a la del ambiente, elmismo nmero de grados a la que sebajo inicialmente (4 o 5C), registre elvoltaje (volts), intensidad decorriente (Amp), ya tomados losdatos proceda a apagar la fuente yregistrar el tiempo.

12.Contine agitando el sistema hastaalcanzar una temperatura mxima.Regstrela como temperatura fina delsistema (Tf).

13.Desarme el equipo y squelo.6. Clculos:

En el equipo utilizado en la prcticase establece el siguiente balance:

= (1)Donde:

Q1= Energa suministrada por lafuente de poder y que pasa a travs dela resistencia.

Q2= Energa Absorbida por elsistema (agua, sonda, vaso agitador,resistencia).

= ( 2 )Donde:

V= voltaje aplicado (volts).

I= intensidad de corriente(amp).

t=tiempo en el cual se aplica elvoltaje (s).


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= ( 3 )Donde:

m= masa (g).

cp= capacidad calorfica(cal/g*C).

T= diferencia de temperatura(C).

Para el sistema planteado en la prcticala ecuacin (2) quedara:

= ( ) + ( ) +++( ) (4)

En este caso se debe de cumplir que:

( ) + ( ) + + ( ) + ( )= 2.5 ( )

Donde:

= () ()

= Capacidad calorfica del agua (cal/gC)

Cpvaso= capacidad calorfica del aluminio=0.22cal/g*C

Tf= temperatura final del sistema (C)

T0= Temperatura inicial (C)

Nota: Considere para el clculo de Q1 laequivalencia:

1 vatio=volt*amp=0.23901 cal/s

Para determinar el porcentaje de energaaprovechada por el sistema para producir

calentamiento:

% = 100 (5) Porcentaje de energa no aprovechada

por el sistema:

% =100%% Energa no aprovechada en caloras: = (6)7. Pre-laboratorio:

Investigar1. Cules son las unidades y tipos de

energa?2. Qu se entiende por entalpa y balance

de energa?3. Qu es un calormetro elctrico

(concepto, estructura, principio de

funcionamiento)?4. Qu son prdidas de energa?


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Diseo de equipo

Fig. 2: Equipo de principio de conservacin de la energa.


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Reporte de datos

Tabla 1: Datos experimentalesP(vaso) (g) P(vaso+agua)(g) Ti(C) Tf(C) I(amp)

Temperatura ambiente: _____C

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________


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Prctica No 4

Calor latente de vaporizacin

1. Objetivo general:Determinacin del calor latente de

vaporizacin.

2. Objetivo especficos:1) Operar correctamente un calormetro de

vapor.2) Establecer un balance de energa en el

equipo a utilizar.

3) Calcular el calor latente de vaporizacin delagua (,) a partir de datosexperimentales.

4) Operar correctamente la balanza mecnica.3. Marco terico:

Calor latente de vaporizacin: Es lacantidad de energa, en forma de calornecesaria para pasar de un liquido saturado, avapor saturado, a presin y temperatura

constante y se define con la siguiente frmula: = = (1)Unidades: BTU/lb; BTU/lbmol; Cal/g; cal/gmol.

Calor: En fsica, transferencia de energa deuna parte a otra de un cuerpo, o entrediferentes cuerpos, en virtud de una diferenciade temperatura. El calor es energa en trnsito;siempre fluye de una zona de mayortemperatura a una zona de menortemperatura, con lo que eleva la temperaturade la segunda y reduce la de la primera,siempre que el volumen de los cuerpos semantenga constante. La energa no fluye desdeun objeto de temperatura baja a un objeto detemperatura alta si no se realiza trabajo.Hasta principios del siglo XIX, el efecto delcalor sobre la temperatura de un cuerpo seexplicaba postulando la existencia de unasustancia o forma de materia invisible,denominada calrico. Segn la teora del

calrico, un cuerpo de temperatura altacontiene ms calrico que otro de temperaturabaja; el primero cede parte del calrico alsegundo al ponerse en contacto amboscuerpos, con lo que aumenta la temperaturade dicho cuerpo y disminuye la suya propia.

Aunque la teora del calrico explicaba algunosfenmenos de la transferencia de calor, laspruebas experimentales presentadas por el

fsico britnico Benjamin Thompson en 1798 ypor el qumico britnico Humphry Davy en1799 sugeran que el calor, igual que eltrabajo, corresponde a energa en trnsito(proceso de intercambio de energa). Entre1840 y 1849, el fsico britnico James PrescottJoule, en una serie de experimentos muyprecisos, demostr de forma concluyente queel calor es una transferencia de energa y quepuede causar los mismos cambios en un

cuerpo que el trabajo. Temperatura: La sensacin de calor o fro altocar una sustancia depende de sutemperatura, de la capacidad de la sustanciapara conducir el calor y de otros factores.

Aunque, si se procede con cuidado, es posiblecomparar las temperaturas relativas de dossustancias mediante el tacto, es imposibleevaluar la magnitud absoluta de lastemperaturas a partir de reacciones subjetivas.Cuando se aporta calor a una sustancia, no

slo se eleva su temperatura, con lo queproporciona una mayor sensacin de calor,sino que se producen alteraciones en variaspropiedades fsicas que se pueden medir conprecisin. Al variar la temperatura, lassustancias se dilatan o se contraen, suresistencia elctrica cambia y, en el caso de ungas, su presin vara. La variacin de algunade estas propiedades suele servir como basepara una escala numrica precisa de

temperaturas.


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La temperatura depende de la energacintica media (o promedio) de las molculasde una sustancia; segn la teora cintica, la

energa puede corresponder a movimientosrotacionales. Vibracionales y traslacionales de las

partculas de una sustancia, la temperatura, sinembargo, slo depende del movimiento detraslacin de las molculas. En teora, lasmolculas de una sustancia no presentaranactividad traslacional alguna a la temperaturadenominada cero absoluto.

Punto de Ebullicin: Temperatura a la que lapresin de vapor de un lquido se iguala a lapresin atmosfrica existente sobre dicholquido. A temperaturas inferiores al punto deebullicin (p.e.), la evaporacin tiene lugarnicamente en la superficie del lquido.Durante la ebullicin se forma vapor en elinterior del lquido, que sale a la superficie enforma de burbujas, con el caracterstico hervortumultuoso de la ebullicin. Cuando el lquidoes una sustancia simple o una mezclaazeotrpica, contina hirviendo mientras se le

aporte calor, sin aumentar la temperatura; estoquiere decir que la ebullicin se produce a unatemperatura y presin constantes conindependencia de la cantidad de calor aplicadaal lquido.

Cuando se aumenta la presin sobre unlquido, el p.e. aumenta. El agua, sometida auna presin de 1 atmsfera (101.325pascales), hierve a 100 C, pero a una presinde 217 atmsferas el p.e. alcanza su valormximo, 374 C. Por encima de esta

temperatura, (la temperatura crtica del agua)el agua en estado lquido es idntica al vaporsaturado.

Al reducir la presin sobre un lquido,baja el valor del p.e. A mayores alturas, dondela presin es menor, el agua hierve por debajode 100 C. Si la presin sobre una muestra deagua desciende a 6 pascales, la ebullicintendr lugar a 0 C.


Agua BarmetroColector de

vaporTermmetro

Vaso dealuminioEquipo

generador(manta, baln, soporteuniversal, manguera,

tubo unin)

5. Procedimiento experimental:1)Arme el equipo generador de vapor (3/4

de su capacidad).2) Mida la presin atmosfrica y la

temperatura ambiente. Determine latemperatura de saturacin del agua.

3) Pese el colector de vapor (mc).4) Pese el vaso de aluminio vacio (mvaso).6. Clculos: Balance de energa (calrico):

( ) = C( ) (2)Donde:Cd= calor desprendidoCabsro= calor absorbido

Calor latente:= () () + ( ) + + ( () ( )) (3)Donde debe de cumplirse que:

= (4)7. Pre-laboratorio:Investigar

1. Defina:Temperatura de saturacinPresin de saturacinPresin de vapor

2. Qu es lquido saturado y subenfriado?3. Cul es la primera ley de la

termodinmica?4. Que son diagramas T-V; P-V?


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Diseo de equipo

Fig. 3: Calormetro elctrico.


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Reporte de datos

Tabla 1: Datos de la prctica:

m(c)(g) m(v)(g) M(vaso+agua)(g) T(i)(C) T(o)(C) T(f)(C) m(vapor)(g)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________


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Prctica No 5

Capacidad calorfica de un slido

1. Objetivo general:Determinacin de la capacidad calorfica

especifica de un slido en un proceso apresin constante.

2. Objetivos especficos:1) Identificar completamente todas las

partes que conforman un calormetroadiabtico.

2) Conocer el manejo correcto delcalormetro adiabtico en ladeterminacin de la capacidad calorficade un slido.

3) Identificar el sistema en el calormetroque se usar, para la determinacin de lacapacidad calorfica de un slido.

4)Aplicar correctamente el primer principiode la termodinmica al sistema en elcalormetro para la determinacin de la

capacidad calorfica de un slido.5) Determinar el valor de la capacidadcalorfica del slido en estudio a partir delos datos experimentales.

6) Comparar el valor de la capacidadcalorfica obtenida, experimentalmentecon el valor reportado en la bibliografatomando en cuenta la temperatura delsistema.

3. Marco terico:Capacidad calorfica: Energa necesaria

para aumentar en un grado la temperaturade un cuerpo. Sus unidades son JK-1, JC-1, BTU/lbmol.R, cal/gmol.C, joule/kgmol.R.Si un cuerpo intercambia cierta cantidad deenerga trmica Q y se produce unincremento de temperatura T, la relacinentre ambas magnitudes es:

Q = CT (1)

Donde C es la capacidad calorfica delcuerpo. Aumentar o disminuir latemperatura de un gas encerrado en unrecipiente se puede realizar a volumen o apresin constante, por lo que en el caso delas sustancias gaseosas se habla decapacidad calorfica a volumen constante,Cv, y de capacidad calorfica a presinconstante, Cp.

La capacidad calorfica de un cuerpo esproporcional a la cantidad de masapresente:

C = mc (2)La constante c se denomina capacidad

calorfica especfica o, ms comnmente,calor especfico y slo depende del tipo desustancia de que se trate, pero no de sucantidad. Es la energa necesaria para

elevar en un grado la temperatura de unkilogramo de una sustancia. Igualmente sepuede utilizar el concepto de capacidadcalorfica molar, que se define como laenerga necesaria para elevar en un gradola temperatura de un mol de sustancia.

Existen dos capacidades calorficas lascuales se definen como:

= y/o =

Calor especfico: Es la relacin de lacapacidad calorfica de una sustancia con lacapacidad calorfica de una sustancia dereferencia (generalmente agua).Ejemplo:Si se sabe que el cpH2O a 17C es 1 BTU/lbH2O.F, y se quiere saber el calorespecfico de una sustancia A, tomandocomo referencia el CpH2O:


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=

.

.

4. Materiales y equipos:Materiales Equiposespcimen Equipo gen de vapor

Agua destilada BalanzaLima Plancha de

calentamientoManmetroTermmetro

Vaso aluminioCalormetroAgitador

Cronmetro

5. Procedimiento experimental:1) Arme el sistema generador de vapor y

conctelo a la camisa.2) Lije el espcimen, lvelo, squelo y

pselo.

3)Caliente el espcimen en un vaso conagua destilada (utilice manta o planchade calentamiento).

4) Mida presin atmosfrica y determine latemperatura de saturacin.

5) Pese el vaso de aluminio con agua(agregue agua hasta 2cm por debajo delborde).

6) Introduzca el espcimen en la camisa. Anote la temperatura cuando seestabilice (T inicial del valor (T0)Tsat).

7) Coloque el vaso con agua en elcalormetro, introduzca la sondatermomtrica y el agitador, agitesuavemente hasta que la estabilice, latemperatura (T inicial del sistema (Ti)Tamb, anote la temperatura.

8) Una vez alcanzadas las condicionesrequeridas (Pto 7 y 8) verifique, luego

introduzca el espcimen en elcalormetro, con la mayor rapidezposible. Para ello, acerque el calormetro

a la camisa retire simultneamente elcorcho interior de la camisa y elcalormetro; transfiera el espcimen alcalormetro, asegrese que no toque elfondo del vaso y tape de inmediato.

9) Arranque el cronmetro cuando elespcimen toque la superficie del agua.

Agite continuamente y registre el valorde la temperatura cada 30 segundosdurante 30 minutos.

6. Clculos: Balance calrico para la experiencia: = + + + Donde:Qslido= calor liberado por el slido.QH2O= calor absorbido por el agua.Qvaso= calor absorbido por el vaso.Qagit= calor absorbido por el agitador.Qsonda= calor absorbido por la sonda. Clculo del cp del slido: = ()()((() (3)

Nota1: el proceso de estudio, ocurre a presinconstante y sin cambio de fase y segn la 1eraley de la termodinmica se tiene: = = ( ) (4)Nota2= considrese ( + ) = 1 .

7. Pre-laboratorio:Investigar1) Qu es capacidad calorfica a volumen

y presin constante?2) Cul es la 1era ley de la termodinmica?3) Cules son los cambios de estado a

volumen y presin constante?


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Diseo de equipo



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Reporte de datos:

Tabla 1: Datos de la prctica

Tsatu mvaso T0 T1 Patm

Tabla 2: TemperaturasT1 (C)T2 (C)T3(C)T4 (C)T5 (C)T6 (C)T7 (C)T8 (C)T9 (C)

T10 (C)T11 (C)T12 (C)T13 (C)T14 (C)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________


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Prctica No 6

Calor de combustin (Hg)

1. Objetivo general:Determinacin del calor de combustin

del cido benzoico utilizando un calormetroadiabtico de volumen constante.

2. Objetivos especficos:1) Operar correctamente un calormetro

adiabtico a volumen constante, quetrabaja con una bomba de oxgeno aaltas presiones.

2) Formular el balance de energa correctosobre el sistema, para la determinacindel calor de combustin.

3) Determinar el calor de combustin de uncompuesto slido (cido benzoico).

3. Marco terico: Calor estndar o normal (Hg): Calor

liberado al quemar la unidad msica o

molar de un compuesto orgnico consuperficie de oxgeno, para oxigenarlocompletamente, midindose en condicionesnormalizadas de presin (1 atm) ytemperatura de (25C). A continuacin laecuacin termodinmica que se va aestudiar:

C6H5COOH(s) + 7.5 O2 (g) 7 CO2 (g) +3H2O (L); a T=25C y V=cte.

El calor de combustin se determina

llevando a cabo la reaccin adiabticamente enuna bomba de calorimetra, a volumenconstante, con suficiente oxigeno y condicionesnormalizadas de forma tal, que el agua alfinalizar la experiencia se encuentre en faselquida. Principio de operacin: Es el mismo de

todas las bombas calorimtricas. Unamuestra pesada es quemada en una bombade oxgeno que est contenida en una

cantidad medida de agua en una chaquetatrmica aislante, observando el aumento detemperatura del agua y conociendo laenerga equivalente del calormetro puedeser calculada la cantidad, de calordesprendida por la muestra.

Reaccin endotrmica: Es reaccinqumica que absorbe energa. Casi todas lasreacciones qumicas implican la ruptura yformacin de los enlaces que unen lostomos. Normalmente, la ruptura deenlaces requiere un aporte de energa,mientras que la formacin de enlacesnuevos desprende energa. Si la energadesprendida en la formacin de enlaces esmenor que la requerida para la ruptura,entonces se necesita un aporte energtico,en general en forma de calor, para obtenerlos productos. El nitrato de potasio slido

est formado por iones potasio y nitratounidos entre s (los iones se forman cuandolos tomos o molculas ganan o pierdenelectrones). Cuando el nitrato de potasio sedisuelve en agua, la ruptura de enlacesabsorbe calor de la misma sustancia y delagua, por lo que la temperatura del sistemabaja.

Algunas reacciones endotrmicasnecesitan ms energa de la que puedeobtenerse por absorcin de calor de los

alrededores a temperatura ambiente. Porejemplo, para transformar el carbonato decalcio en xido de calcio y dixido decarbono es necesario calentar. Cuando enuna reaccin endotrmica una sustanciaabsorbe calor, su entalpa aumenta (laentalpa es una medida de la energaintercambiada entre una sustancia y suentorno).


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Reaccin exotrmica: Es reaccinqumica que desprende energa. Porejemplo, la reaccin de neutralizacin de

cido clorhdrico con hidrxido de sodiodesprende calor, y a medida que se formanlos productos, cloruro de sodio (sal) y agua,la disolucin se calienta. Las reaccionesexotrmicas se han utilizado durante milesde aos, por ejemplo, en la quema decombustibles. Cuando se quema carbntienen lugar varias reacciones, pero elresultado global es que los tomos decarbono del carbn se combinan con eloxgeno del aire para formar dixido decarbono gas, mientras que los tomos dehidrgeno reaccionan con el oxgeno paraproducir vapor de agua. La redistribucinde los enlaces qumicos desprende grancantidad de energa en forma de calor, luz ysonido. Aunque para la ruptura de losenlaces entre el carbono y el hidrgeno serequiere energa calorfica, sta es muchomenor que la que se desprende cuandoestos dos elementos se combinan con el

oxgeno. Esto hace que la reaccin globalsea exotrmica. Los combustibles fsiles,como el gas natural y el petrleo, contienenun porcentaje muy alto de carbono. Cuandose queman, experimentan reacciones muyexotrmicas debido a que las molculas quelos constituyen se rompen para formardixido de carbono y agua. Estoscombustibles no siempre se queman de unmodo totalmente eficaz, sino que a vecesse desprende menos calor del que debera,

y se producen productos secundarios comohidrocarburos parcialmente quemados y elgas txico monxido de carbono. Estassustancias todava contienen energa quepodra desprenderse si se quemaran denuevo. Cuando una sustancia desprendeenerga en una reaccin exotrmica, suentalpa disminuye (la entalpa es unamedida del intercambio energtico entreuna sustancia y su entorno).


Pastilla BombaAlambre de

ignicinBombona de

oxgeno Agua destilada calormetro

Gas de labomba

Termmetrodigital

Solucinjabonosa

Agitador

Anaranjado demetilo

Cronmetro

Carbonato desodio

Elenmeyer

5. Procedimiento experimental:1) Pese 1 gramo de las muestra (pastilla) o

menos, con precisin de 0.1mg y luegocolquela en la capsula.

2) Mida exactamente 10 cm del alambre deignicin y colquelo en los electrones dela bomba.

3) Coloque la capsula con la muestra en elsoporte de la bomba.

4) Vierta 1 ml de agua destilada en labomba y cierre la misma, cuide de nomover la muestra.

5) Cierre la vlvula de salida del gas de labomba y realice la conexin con labombona de oxigeno.

6)Abra la vlvula de salida de la bombonay realice la conexin con la bombona deoxigeno (no ms de de vuelta).

7)Abra lentamente la vlvula de control dela bombona de oxgeno y lleve la bombaa una presin entre 20 y 30 atm, cierrela vlvula de salida de la bombona deoxgeno, y despresurice la mangueraempujando hacia abajo la palanca deseguridad.

8) Verifique con la solucin jabonosa elsellado (no existan fugas), si existenfugas evacue lentamente por la vlvula


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de salida, de la bomba abra la bomba,selle y realice de nuevo el llenado.

9) Aada 2 litros de agua destilada alenvase calormetro, controle latemperatura del agua en ms o menos25C e introdzcala en el calormetro.

10)Una vez que la temperatura sea de mso menos 25C introduzca la bomba en elcalormetro; antes de sumergir la cabezade la bomba conecte los cables deignicin en los terminales, empuje hastaque calcen.

11) Coloque la tapa superior delcalormetro, asegrese de que elagitador gire libremente, conecte lacorrea del agitador y baje la sonda deltermmetro digital, hasta el aguacontenida en el envase calorimtrico.

12)Conecte los cables que provienen de labomba a la unidad de ignicin.

13)Conecte a la red elctrica elcalormetro, la unidad de ignicin y eltermmetro digital.

14)Encienda el motor del agitador y eltermmetro digital. Deje transcurrir 5minutos para que el sistema alcance elequilibrio trmico.

15)Anote la temperatura del equilibrio (T0),esta ser la temperatura para lareaccin de combustin.

16)Encienda la unidad de ignicin (oprimael botn).

17)Transcurrido 3 minutos despus de laignicin, registre lectura de temperaturacada minuto hasta que se estabilice en 3

lecturas sucesivas, anote la temperaturacomo temperatura final (Tf).

18)Desconecte los equipos de la redelctrica, desarme el calormetro,extraiga la bomba con la pinza y luegosquela.

19)Despresurice la bomba lentamente,destpela y observe si la combustin hasido completa (no quedan rastros de la

pastilla), de no ser as, descarte laprueba y comience de nuevo.

20)Si la combustin fue completa lave conagua destilada la capsula y la parteposterior de la bomba. Recoja loslavados en un elenmeyer.

21) Agregue 4 gotas de anaranjado demetilo a la solucin contenida en elelenmeyer (toma una coloracinrosada), titule con carbonato de sodio0.0725 N, hasta que se torne amarilla,anote el volumen gastado.

22)Rena los restos del alambre deignicin. Determine su longitud y pordiferencia con la longitud inicial,determine la longitud del alambrequemado.

23)Limpie el calormetro y sus accesorios.6. Clculos:

+ + = + + + + (1)Donde:Q1= calor liberado por el slido quemado.

Q2= calor liberado por el alambre fusible.Q3= calor liberado en formacin de HNO3.Q4= calor absorbido por el agua.Q5= calor absorbido por el envasecalorimtrico.Q6= calor absorbido por la bomba.Q7= calor absorbido por el agitador.Q8= calor absorbido por la sonda.

De los cuales se calculan de la siguienteforma:

= (2)

Donde:m= masa de la pastilla (g).Hg= calor de combustin (cal/g).

= 2 . 3 (3)Donde:X= longitud del alambre quemado (cm), si seutiliza alambre Cr-Ni 45C10.

= (4)Donde:


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V= volumen de titulante gastado (si se utilizacarbonato de sodio 0.0725N).

= (5)Donde:mH2O= masa del agua.CpH2O= cp del agua.Tf= temperatura final.T0= temperatura inicial.

= (6)Donde:mH2O= masa del envase.

CpH2O= cp del envase.Tf= temperatura final.T0= temperatura inicial.

= (7)Donde:mH2O= masa del bomba.CpH2O= cp del bomba.Tf= temperatura final.T0= temperatura inicial.

= (8)Donde:mH2O= masa del alambre.CpH2O= cp del alambre.Tf= temperatura final.T0= temperatura inicial.

= (9)Donde:mH2O= masa del sonda.

CpH2O= cp del sonda.Tf= temperatura final.T0= temperatura inicial.

Para el equilibrio utilizado en la prcticase tiene:

= ( ) + ( ) + ( ) + ( +( (10)

Donde:

W= energa equivalente del calormetro(cal/C).Este es un dato de cada equipo y ser

suministrado por el profesor, es decir:

+ + + + =( ) (11)Donde:Tf= temperatura final de equilibrio (C).T0= temperatura antes de la ignicin (C).

Sustituyendo en el balance calrico:

+ 2 . 3 + = ( )Despejando Hg, queda:

= . (12)7. Pre-laboratorio:

Investigar1) Qu es termoqumica y cul es su

ecuacin?2) Qu es calor de reaccin?3) Qu es calor de reaccin a presin y

volumen constante?4) Qu es calor de formacin?5) Qu condiciones deben existir para que

exista un proceso de combustin?6) Qu es energa equivalente del

calormetro y punto de equivalencia?7) Por qu existen reacciones que

adsorben y otras que desprenden calor(explique)?.


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Diseo de equipo

Fig. 4: Equipo para determinar el calor de combustin (Hg).


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Fig. 5: Equipo para fabricar la pastilla de ignicin.


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Reporte de datos


mm T0 Color de lamuestra

Color dela

titulacin

Longitudde

alambrequemado

Tabla 2: TemperaturasT1 (C)T2 (C)T3(C)T4 (C)T5 (C)T6 (C)T7 (C)T8 (C)Tf(C)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________


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Prctica No 7

Calor de disolucin. Mtodo calorimtrico

1. Objetivo general:Determinar el calor de disolucin a

dilucin infinita de una sal en agua.

2. Marco Terico: Calor de disolucin: El proceso de

disolucin de una sustancia suele iracompaado de una absorcin odesprendimiento de calor que, referido a unmol de sustancia, se conoce con el nombrede calor molar de disolucin. Sinembargo, esta magnitud no es constantesino que depende de la cantidad dedisolvente y, por lo tanto, de laconcentracin de la disolucin. Al disolvergradualmente una masa de sustancia enuna cantidad de disolvente dada, lacomposicin de la disolucin vara desde ladel disolvente puro hasta la de la disolucin

final. La expresin:()

,|Se conoce como Calor diferencial dedisolucin.

Sin embargo, es ms interesanteconocer la cantidad de calor absorbida odesprendida por mol de sustancia en elproceso completo, es decir, cuando se disuelvetoda la sustancia en la cantidad de disolventeelegida. A la cantidad de calor generada enestas condiciones se le llama calor integral dedisolucin, y viene dado por:

= () , . (1)Como el calor integral de disolucin

depende de la concentracin es precisoespecificar esta. En la prctica, se supondr

que 0.5 M es una concentracin lo

suficientemente baja como para suponer quese encuentra en el lmite de dilucin . Por lotanto, tanto para el calibrado como para lamedida con la sustancia problemas se usaranlos valores de la entalpa de disolucin adilucin infinita, (H). Entalpa de disolucin infinita: Definida

como la variacin de entalpa en ladisolucin de un mol de soluto en unacantidad infinita de agua. Como se trata deelectrolitos, esta entalpa ser un balanceentre la entalpa de ruptura de la red y lasde hidratacin de aniones y cationes.


ClNH4 tubo de vidrioagua destilada termmetro

sal agitadorNH4NO3 varillacalormetro

4. Procedimiento experimental:La experiencia consiste en diluir una masa

conocida de sal en una cantidad medida deagua y, a partir de la variacin de temperatura,determinar el calor integral de disolucin. Espreciso tener en cuenta que el calormetro, el

termmetro y el agitador modifican tambin sutemperatura, por lo que ser necesariodeterminar el equivalente en agua delcalormetro y sus accesorios. Esto se lleva acabo mediante una determinacin previa conuna sustancia cuyo calor de disolucin seaconocido; y en la prctica se utilizara, ClNH4 decalor de disolucin 14.783 KJ/mol a dilucininfinita.Las etapas a seguir son las siguientes:


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1)Se prepara un tubo de vidrio de unos 20 cmde longitud cerrados por un extremo con unpequeo tapn.

2)Se pesa una muestra de ClNH4 y se viertecuidadosamente una porcin en el tubopreparado anteriormente. A continuacin sevuelve a pesar en el resto de ClNH4 y seobtiene, por diferencia, la masa en gramos deClNH4 utilizada.3) Se calcula la cantidad de agua necesariapara obtener con la masa m una disolucin 0,5molar y se deposita en el calormetro.4) Se introduce en el calormetro el tubo devidrio conteniendo la sustancia de forma queesta quede por debajo del nivel del lquido. Seintroducen tambin en el calormetro eltermmetro y el agitador; luego se cierra elcalormetro.5) Se agita para que el sistema se equilibre.Una vez equilibrado el sistema se mide latemperatura de equilibrio, T1 (para obteneresta temperatura se lee el termmetro aintervalos regulares de 30 segundos hasta quese obtengan tres lecturas constantes.

6)Se introduce una varilla fina de vidrio en eltubo que contiene la sustancia y sujetandoeste por su parte superior, se golpeasecamente el fondo del mismo hasta que salteel tapn (hay que asegurarse que el tapn seha desprendido correctamente y que no quedasustancia en el tubo).7)Se agita para facilitar la disolucin de la saly se lee la temperatura T2, en la que seestaciona ahora el termmetro y se anota(sgase el mismo procedimiento descrito en 5).

8) Reptanse las operaciones 1) a 7) con lasustancia problema (NH4NO3), cuyo calorintegral de disolucin se pretende medir.10)Limpie el calormetro y ordene el material.

5. Clculos: = () (2)

Donde:Qg= calor generado.

C= capacidad calorfica del sistema, incluyendoel calormetro y sus accesorios.T1= temperatura N0 1 del sistema.

T2= temperatura N0 2 del sistema.n= m/M; donde:m= masa de la sal.M= masa molar de la sal.

= () (3)Donde:K= a la equivalente del agua en el calormetro.ma= masa del agua (g).ca= calor especifico del agua.

Nota: Comparar el valor del calor generadocon los datos de las tablas, comentar elresultado.

5. Pre-laboratorio:Investigar1) Qu se entiende por calor?2) Qu es un calormetro?3) Cules son las propiedades de las

sales?4) Qu importancia tiene el calor de

disolucin de una sustancia (explique)?.


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Diseo de equipo

Fig. 6: Calormetro adiabtico.


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Reporte de datos:

Tabla 1: Para ClNH4

T1 (C) T2 (C) MClNH4(g) ma(g)

Tabla 2: Para NH4NO3

T1 (C) T2 (C) MNH4NO3 (g) ma(g)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________


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Prctica No 8

Capacidad trmica y calor especfico

1. Objetivo general:Determinar la capacidad trmica y el calor

especfico de una sustancia.

2. Objetivos especficos:1) Comprobacin experimental del primer

principio de termodinmica.2) Desarrollar los conceptos de calorimetra,

termmetro y calor especfico, por mediode la prctica.

3. Marco terico: Calor especfico: Es la cantidad de calor

necesaria para elevar la temperatura deuna unidad de masa de una sustancia enun grado. En el Sistema Internacional deunidades, el calor especfico se expresaen julios por kilogramo y kelvin; enocasiones tambin se expresa en caloras

por gramo y grado centgrado. El calorespecfico del agua es una calora porgramo y grado centgrado, es decir, hayque suministrar una calora a un gramo deagua para elevar su temperatura en ungrado centgrado. De acuerdo con la leyformulada por los qumicos francesesPierre Louis Dulong y Alexis Thrse Petit,para la mayora de los elementos slidos,el producto de su calor especfico por sumasa atmica es una cantidad

aproximadamente constante. Si seexpande un gas mientras se le suministracalor, hacen falta ms caloras paraaumentar su temperatura en un grado,porque parte de la energa suministradase consume en el trabajo de expansin.Por eso, el calor especfico a presinconstante es mayor que el calor especficoa volumen constante.

Calorimetra: Es ciencia que mide lacantidad de energa generada en procesosde intercambio de calor. El calormetro esel instrumento que mide dicha energa. Eltipo de calormetro de uso ms extendidoconsiste en un envase cerrado yperfectamente aislado con agua, undispositivo para agitar y un termmetro.Se coloca una fuente de calor en elcalormetro, se agita el agua hasta lograrel equilibrio, y el aumento de temperaturase comprueba con el termmetro. Si seconoce la capacidad calorfica delcalormetro (que tambin puede medirseutilizando una fuente corriente de calor),la cantidad de energa liberada puedecalcularse fcilmente. Cuando la fuente decalor es un objeto caliente de temperaturaconocida, el calor especfico y el calor

latente pueden ir midindose segn se vaenfriando el objeto. El calor latente, queno est relacionado con un cambio detemperatura, es la energa trmicadesprendida o absorbida por unasustancia al cambiar de un estado a otro,como en el caso de lquido a slido oviceversa. Cuando la fuente de calor esuna reaccin qumica, como sucede alquemar un combustible, las sustanciasreactivas se colocan en un envase de

acero pesado llamado bomba. Esta bombase introduce en el calormetro y lareaccin se provoca por ignicin, conayuda de una chispa elctrica.


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cobre Balanzaacero Termmetroagua calormetrohilo Mechero

olla

5. Procedimiento experimental:1) Pese el calormetro.2)

Pese el calormetro con agua, a estereste el peso del calormetro paradeterminar la masa del agua.

3) Pese los dos metales (cobre y el acero).4) Tome la temperatura ambiente y antela

como T0.5) Tome la temperatura del agua hirviendo

y antela como T1.6) Caliente los dos metales en agua

hirviendo por un lapso de 5minutos, aproximadamente y luego

trasldelos al calormetro, y tome latemperatura, y antela como T2.

7) Realice los pasos del 2) al 6) tres vecescon cada metal.

6. Clculos:(Buscar formula de calor especfico)

= ( )() ()() (1)

7. Pre-laboratorio:Investigar1) Qu es capacidad trmica?2) Cul es el primer principio de la

termodinmica?3) Qu es un termmetro?4) Qu se entiende por transferencia de

calor?5) Qu importancia tiene el calor especfico

y la capacidad trmica?


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Diseo de equipo



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Reporte de datos


Tabla 2: Datos del cobre

Mcalori+agua1(g)

Mcalori+agua2(g)

Mcalori+agua3(g)

T2.1(C)

T2.2(C)

T2.3(C)

m1A(g)

m2A(g)

m3A(g)

Tabla 3: Datos del acero

Mcalori+agua1(g)

Mcalori+agua2(g)

Mcalori+agua3(g)

T2.1(C)

T2.2(C)

T2.3(C)

m1A(g)

m2A(g)

m3A(g)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

_________________ _______________ ___________

T0 (C) mc(g) mcobre (g) macero (g) T1 (C)


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Prctica No 9

Ley Cero de la Termodinmica y su aplicacin en El establecimiento de una escala

emprica de temperatura.

1. Objetivo general:Establecer empricamente una escala de

temperatura, aplicndose en el principio dela ley cero de la termodinmica.

2. Marco terico:Temperatura: Propiedad de los sistemas

que determina si estn en equilibriotrmico. El concepto de temperatura sederiva de la idea de medir el calor o frialdadrelativos y de la observacin de que elsuministro de calor a un cuerpo conlleva unaumento de su temperatura mientras no seproduzca la fusin o ebullicin. En el casode dos cuerpos con temperaturasdiferentes, el calor fluye del ms caliente alms fro hasta que sus temperaturas seanidnticas y se alcance el equilibrio trmico.

Por tanto, los trminos de temperatura ycalor, aunque relacionados entre s, serefieren a conceptos diferentes: latemperatura es una propiedad de un cuerpoy el calor es un flujo de energa entre doscuerpos a diferentes temperaturas.Los cambios de temperatura tienen quemedirse a partir de otros cambios en laspropiedades de una sustancia. Por ejemplo,el termmetro de mercurio convencionalmide la dilatacin de una columna demercurio en un capilar de vidrio, ya que elcambio de longitud de la columna estrelacionado con el cambio de temperatura.Si se suministra calor a un gas idealcontenido en un recipiente de volumenconstante, la presin aumenta, y el cambiode temperatura puede determinarse a partirdel cambio en la presin segn la ley deGay-Lussac, siempre que la temperatura seexprese en la escala absoluta.

Escalas de temperatura:Una de las primeras escalas detemperatura, todava empleada en lospases anglosajones, fue diseada por elfsico alemn Gabriel Daniel Fahrenheit.Segn esta escala, a la presinatmosfrica normal, el punto desolidificacin del agua (y de fusin delhielo) es de 32 F, y su punto deebullicin es de 212 F. La escalacentgrada o Celsius, ideada por elastrnomo sueco Anders Celsius yutilizada en casi todo el mundo, asigna unvalor de 0 C al punto de congelacin delagua y de 100 C a su punto de ebullicin.En ciencia, la escala ms empleada es laescala absoluta o Kelvin, inventada por elmatemtico y fsico britnico William

Thomson, lord Kelvin. En esta escala, elcero absoluto, que est situado en -273,15 C, corresponde a 0 K, y unadiferencia de un kelvin equivale a unadiferencia de un grado en la escalacentgrada.

Termmetro: Instrumento empleadopara medir la temperatura. El termmetroms utilizado es el de mercurio, formadopor un capilar de vidrio de dimetrouniforme comunicado por un extremo con

una ampolla llena de mercurio. El conjuntoest sellado para mantener un vacoparcial en el capilar. Cuando latemperatura aumenta, el mercurio sedilata y asciende por el capilar. Latemperatura se puede leer en una escalasituada junto al capilar. El termmetro demercurio es muy utilizado para medirtemperaturas ordinarias; tambin se


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emplean otros lquidos como alcohol oter.La invencin del termmetro se atribuye a

Galileo, aunque el termmetro sellado noapareci hasta 1650. Los modernostermmetros de alcohol y mercurio fueroninventados por el fsico alemn DanielGabriel Fahrenheit, quien tambin propusola primera escala de temperaturasampliamente adoptada, que lleva sunombre. En la escala Fahrenheit, el puntode congelacin del agua corresponde a 32grados (32 F) y su punto de ebullicin apresin normal es de 212 F. Desdeentonces se han propuesto diferentesescalas de temperatura; en la escalaCelsius, o centgrada, diseada por elastrnomo sueco Anders Celsius yutilizada en la mayora de los pases, elpunto de congelacin del agua es 0grados (0 C) y el punto de ebullicin esde 100 C.


hielocalormetro

300ml

Agua destiladaTermmetro

graduado

Cinta adhesivaTermmetro sin

graduarpluma Vaso precipitadoregla

4. Procedimiento experimental:1) Coloque en el calormetro de 300 ml.,

hielo picado. Introducir en el calormetroal mismo tiempo, un termmetrograduado (C) y un termmetro singraduar. Registre la temperatura quemarca el termmetro en C y marcarsobre el termmetro sin graduar lamxima altura que alcanz la columna de

Hg. (A esta temperatura se le considerael primer punto de su escala (E).

2) En un vaso de precipitado coloque200ml. de agua destilada y caliente a supunto de ebullicin. Introduzca los 2termmetros en el vaso y registre lastemperaturas como se seala en el puntoanterior.Nota: Marcar su escala emprica en"grados estudiante" (E) sobre sutermmetro sin graduar, utilizando unacinta adhesiva, regla y una pluma.

3) Prepare 8 diferentes mezclas de aguafra con agua caliente en su punto deebullicin dentro del calormetro. Haceresto en base al % en volumen.

4) Determinar las temperaturas en elequilibrio (E y C) para cada caso.

5. Clculos:1) Haga una grfica de temperatura en E

contra % en volumen de agua caliente.2) Explique el significado del comportamiento

de esta grfica.

3) Cules son los puntos mnimo y mximode su escala (E)?4) Establezca una relacin matemtica entre la

escala (E) y la escala (C) utilizando lospuntos mnimo y mximo de cada escala, omediante la grfica de temperatura (E)contra temperatura (C).

5) Con esta relacin matemtica, calcule lastemperaturas en (C) de las 8 mezclaspropuestas y compare con las determinadasexperimentalmente en (C). (Tabla I).

6. Pre-laboratorio:Investigar1) Qu establece la Ley Cero de la

Termodinmica?2) En base a ella, Cmo se define lo que

es temperatura?3) Cmo se ide darle un valor medir

esta propiedad termodinmica llamadatemperatura?


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4) Quin construy por primera vez untermmetro y bajo qu principio fsicofuncionaba?

5) Cmo se establecieron las escalastermomtricas Celsius y Fahrenheit?


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Diseo de equipo



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Reporte de datos:


No de mezcla T (E) experimental T (C) experimental

Tabla 2: Datos de la prcticaT1 (C) H1Hg (cm) T2 (C) H2Hg (cm)

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


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Prctica No 10

Capacidad trmica de un calormetro (constante calorimtrica)

1. Objetivo general:Determinar la capacidad trmica (constante

calorimtrica), del calormetro que se leproporcione.

2. Marco terico:Calormetro: Es un instrumento que sirve

para medir las cantidades de calorsuministradas o recibidas por los cuerpos.Es decir, sirve para determinar el calorespecfico de un cuerpo, as como paramedir las cantidades de calor que liberan oabsorben los cuerpos. El tipo de calormetrode uso ms extendido consiste en unenvase cerrado y perfectamente aislado conagua, un dispositivo para agitar y untermmetro. Se coloca una fuente de caloren el calormetro, se agita el agua hastalograr el equilibrio, y el aumento de

temperatura se comprueba con eltermmetro. Si se conoce la capacidadcalorfica del calormetro (que tambinpuede medirse utilizando una fuentecorriente de calor), la cantidad de energaliberada puede calcularse fcilmente.Cuando la fuente de calor es un objetocaliente de temperatura conocida, el calorespecfico y el calor latente pueden irmidindose segn se va enfriando el objeto.El calor latente, que no est relacionadocon un cambio de temperatura, es laenerga trmica desprendida o absorbidapor una sustancia al cambiar de un estadoa otro, como en el caso de lquido a slido oviceversa. Cuando la fuente de calor es unareaccin qumica, como sucede al quemarun combustible, las sustancias reactivas secolocan en un envase de acero pesadollamado bomba. Esta bomba se introduceen el calormetro y la reaccin se provoca

por ignicin, con ayuda de una chispaelctrica.

Los calormetros suelen incluir suequivalente, para facilitar clculos. Elequivalente en agua del calormetro es lamasa de agua que se comportara igual queel calormetro y que perdera igual calor enlas mismas circunstancias. De esta forma,slo hay que sumar al agua la cantidad deequivalentes.

Entalpa: (del prefijo en y del griegothalpein calentar), fue escrita en 1850 porel fsico alemn Clausius. La entalpa es unamagnitud de termodinmica simbolizadacon la letra H, la variacin de entalpaexpresa una medida de la cantidad deenerga absorbida o cedida por un sistematermodinmico, o, lo que es lo mismo, lacantidad de energa que tal sistema puede

intercambiar con su entorno. Usualmente laentalpa se mide, dentro del SistemaInternacional de Unidades, en julios. Enpalabras ms concretas es una funcin deestado de la termodinmica donde lavariacin permite expresar la cantidad decalor puesto en juego durante unatransformacin isobrica (es decir, apresin constante) en un sistematermodinmico (teniendo en cuenta quetodo objeto conocido puede ser entendido

como un sistema termodinmico),transformacin en el curso de la cual sepuede recibir o aportar energa (porejemplo la utilizada para un trabajomecnico). Es en tal sentido que la entalpaes numricamente igual al calorintercambiado con el ambiente exterior alsistema en cuestin.


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Agua destilada cronmetro

termmetro

balanza4. Procedimiento experimental:

1) Mida la capacidad volumtrica delcalormetro con agua, incluyendo eltapn.

2) Vierta el agua destilada a temperaturaambiente, aproximadamente la mitad dela capacidad volumtrica delcalormetro.

3) Cuando el agua contenida en elcalormetro llegue al equilibrio trmicomida la temperatura cada minutodurante 5 minutos.

4) Proceda sin detener el cronmetro, aagregar la cantidad necesaria de aguadestilada caliente (entre 80 y 90 C)

para completar la capacidad delcalormetro. Anote el tiempo en que sehizo la mezcla, no olvide tomar latemperatura del agua (caliente) almomento de adicionarla al calormetro.

5) Tome registros de temperatura durante5 minutos ms.

6) Enfre el calormetro hasta alcanzar elequilibrio trmico a temperaturaambiente, antes de llevar a cabo otro

experimento.7) Repita un mnimo de tres veces elexperimento empleando distintasrelaciones agua fra - agua caliente.

8) Pese el calormetro con todos suscomponentes.

5. Clculos:1. Cul es la temperatura inicial del aguadestilada y del calormetro antes de agregar elagua caliente?2. Cul es la temperatura final en elcalormetro despus de agregar el aguadestilada caliente? Leerla de la grfica.3. Calcula la masa de agua caliente y lamasa de agua fra4. Para el experimento:

a. qu compuestos absorben energa?b. qu compuestos ceden energa?c. cmo se calcula la energa absorbida y

cules son sus unidades?d. cmo se calcula la energa cedida y

cules son sus unidades?5. Cunto vale el calor absorbido por el aguafra? Anote los clculos6. Cul es el valor del calor absorbido por elcalormetro? Anote los clculos7. Para contestar la pregunta anterior, senecesita conocer la masa del calormetro? Porqu? Justifica tu respuesta

8. Cunto vale la capacidad trmica delcalormetro? Anote los clculos realizados paraencontrar este valor.6. Pre-laboratorio:

Investigar1) Qu se entiende por capacidad

trmica?2) Qu se entiende por propiedad

intensiva y extensiva?3) A que se llama transferencia de calor?


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Diseo de equipo

Fig. 6: Calormetro adiabtico.


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Reporte de datos


No experimento 1 2 3Capacidad volumtrica del calormetro

Volumen de agua fra en el calormetroTemperatura del agua en el calormetro

Volumen del agua calienteTemperatura del agua caliente

Masa del calormetro


Temperatura deagua en elcalormetro

Temperatura sistema,agua, materialcalormetro

Tiempo (min) 1 2 3 4 5 Mezcla 6 7 8 9 10Experimento 1 Mezcla

Experimento 2 MezclaExperimento 3 mezcla

Seccin: ______ Grupo: _________

Integrantes


_________

manual final de lab oratorio de fisicoquimica

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