Calorimetro
El objetivo principal de está práctica es iniciarnos en la cuantificación de los intercambios energéticos, en particular los relacionados con el calor. Algunos conceptos importantes para esta práctica son los siguientes:En primer lugar el calor se define como una forma de energía asociada al movimiento de los átomos, moléculas y otras partículas que forman la materia. El calor puede ser generado por reacciones químicas (como en la combustión), nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos de hidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (como en los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.
El calor es una forma de energía en transito cuyo efecto al ser absorbido por los cuerpos es la elevación de su temperatura y, al ser absorbido, produce la disminución de la misma. El calor siempre fluye de un cuerpo a alta temperatura a otro que se encuentra a menor temperatura. Para detectar transferencia de calor es imprescindible registrar que ha ocurrido una transferencia de temperatura en los cuerpos.Principios de la Calorimetría1er Principio: Cuando 2 o más cuerpos con temperaturas diferentes son puestos en contacto, ellos intercambian calor entre sí hasta alcanzar el equilibrio térmico.Luego, considerando un sistema térmicamente aislado, "La cantidad de calor recibida por unos es igual a la cantidad de calor cedida por los otros".2do Principio: "La cantidad de calor recibida por un sistema durante una transformación es igual a la cantidad de calor cedida por él en la transformación inversa".Capacidad calorífica: calor absorbido por un gramo de sustancia que produce elevación de 1° en su temperaturaCuando el calor Q se transfiera a una masa m de agua y produzca una elevación de ΔT grados centígrados en su temperatura, la siguiente formula será valida:Q=mCΔTEn esta práctica construimos un calorímetro de la forma que se presenta a continuación:Desarrollo de nuestro experimentoEl material que ocupamos fue el siguiente:
Dos vasos de unicel
Un Termometro
Un agitador
3 vasos de precipitados
2 metales (cobre y aluminio)
Una pinza
Una probeta graduada de 100 cm cùbico
Una parrilla
Primero añadimos 100cm cúbicos de agua (previamente medidos en la probeta) en el vaso de unicel, el cual había sido ajustado para que el otro vaso también recortado embonara en este, simulando una tapa. En el vaso que se supone es la tapa se le inserto un termómetro con el cual se midió la temperatura inicial del agua. En un vaso de precipitados pusimos 100cm cúbicos de agua, que calentamos en la parrilla, en nuestro caso hasta 85°C. Después de este procedimiento checamos la temperatura del vaso de precipitados cada minuto durante dos minutos. En seguida de la tercera lectura revolvimos el agua del vaso de precipitados en el calorímetro (que ya contenía agua a temperatura ambiente), y se tomo la temperatura cada 30 segundos por 2 minutos.Ese procedimiento fue por triplicado, arrojando los siguientes resultados:
Tiempo (min.)0122.533.54
Temperatura del calorímetro (°C)19
Temperatura del agua en el vaso (°C)857974
Temperatura después de mezclar (°C)4544444443.5
Tiempo (min.)0122.533.54
Temperatura del calorímetro (°C)19
Temperatura del agua en el vaso(°C)737168
Temperatura después de mezclar (°C)4342414141
Tiempo (min.)0122.533.54Temperatura del calorímetro (°C)19
Temperatura del agua en el vaso (°C)757269
Temperatura después de mezclar (°C)4544444444
En la segunda parte del experimento hicimos lo siguiente:Pesar los dos metales (cobre: 142.7g y aluminio: 42.4g), poner 100cm cúbicos de agua a temperatura ambiente en el calorímetro y colocar un metal en el vaso de precipitados con 100cm cúbicos de agua y calentar hasta ebullición (este paso se hizo con los dos metales). Se registraron las temperaturas de los dos contenedores cada minuto durante dos minutos. A continuación sacamos el metal del vaso de pp. Y lo sumergimos en el calorímetro, se midió la temperatura cada 30 segundos durante 2 minutos. Los resultados son los siguientes.
Cobre
Tiempo (min.)0122.533.54
Temperatura del calorímetro (°C)19
Temperatura del metal en el vaso (°C)897580.5
Temperatura después de mezclar (°C)2425252525.2
Aluminio
Tiempo (min.)0122.533.54
Temperatura del calorímetro (°C)19
Temperatura del metal en el vaso (°C)898479
Temperatura después de mezclar (°C)222122.52323
En la tercera parte de este experimento colocamos 50 cm. cúbicos de sosa en el calorímetro y 50 cm. cúbicos de ácido clorhídrico en un vaso de precipitados el cual se vertió en el calorímetro, obteniendo una temperatura de 22.5°CTambién se hizo este experimento con KOH, NaCl, NH4NO3, H2SO4, poniendo en cada sustancia en el calorímetro que contenía agua. Los resultados son los siguientes:10g KOH+H20: 22°C10g NaCl+H20: 18.5°C10gNH4NO3+H20: 15.5°C10gH2SO4+H20: 39°C
En conclusión en el último experimento donde utilizamos KOH, NaCl, sosa, etc., la fuente que proporciona el calor para elevar la temperatura del calorímetro es una reacción química.En el caso de los 2 primeros experimentos lo que hace que sucede en las temperaturas al transcurrir el tiempo es que al poner los 200cm cúbicos de agua en contacto, estas 2 intercambian calor hasta alcanzar el equilibrio térmico.
