RESUMEN
Se presenta la construcción
de un calorímetro que minimice la transferencia de calor entre el sistema y sus
alrededores y se muestra detalladamente cada uno de sus elementos, haciendo
énfasis en el sistema que se usa para determinar la capacidad calorífica de
cada uno de los elementos que hacen parte del calorímetro y absorberán una
parte de la energía térmica suministrada al sistema.
Palabras claves: calorímetro, transferencia de calor, energía térmica.
ABSTRACT
We present the construction of a calorimeter that minimizes the heat
transfer and shows in detail each of its elements, emphasizing the system that
is used to determine the heat capacity of each of the elements that are part of
the calorimeter and will absorb a Part of the thermal energy supplied to the
system.
Keywords: calorimeter, heat
transfer, isothermal energy.
INTRODUCCIÓN
La calorimetría es una rama
de la termodinámica la cual se encarga de medir la cantidad de energía perdida
o generada en procesos físicos o químicos. El instrumento que se usa es el calorímetro, las paredes de
éste deben estar totalmente aisladas para evitar el intercambio de calor con el
exterior; tiene un termómetro que se encuentra en contacto con el medio que se
está midiendo y una agitador para mezclar bien los reactivos que se usarán.
Existen varios tipos de
calorímetros:
-
Calorímetro adiabático: Esta clase de calorímetro no
permite el intercambio de calor entre la celda y los alrededores.
-
Calorímetro isoperibólico: La temperatura del sistema
varía, pero la de los alrededores permanece constante.
-
Bomba calorímetra: Está compuesta por dos cámaras, la
primera cámara se coloca una determinada cantidad de agua y en la segunda una
pequeña cantidad de los reactivos a usar; ambas cámaras están separadas por una
pared metálica la cual impide el contacto de las dos sustancias y también se
colocan dos barras de ignición.
-
Calorímetros de titulación térmica: Se puede determinar
la constante de equilibrio, la entalpía de interacciones y la estequiometria
entre dos moléculas.
Los calorímetros
adiabáticos, corresponde al tipo de calorímetro descrito en este trabajo, este
se acerca al modelo ideal y por lo tanto mejora la exactitud si se reduce el
intercambio de calor entre la celda y los alrededores. Esto se puede hacer de
tres maneras:
-
Minimizando los coeficientes de transferencia de calor.
- Minimizando la diferencia de temperatura entre el sistema
y los alrededores.
- Minimizando el tiempo para el intercambio de calor.
METODOLOGÍA
Para la elaborar el calorímetro
se realizaron los siguientes pasos:
Se Midió 100 ml de agua y
transfirió al vaso de poliestireno. Luego se hizo un agujero en el centro del
círculo de cartón lo suficientemente grande para que se pudiera insertar el
bulbo del termómetro. Se introdujo el termómetro a través del cartón y fue
llevado lo suficientemente lejos para que se sumergiera en el agua sin tocar el
fondo.
Se fijó el termómetro
envolviéndolo con la banda elástica alrededor de la porción que queda fuera de
la tapa, por arriba de la superficie del cartón, esto para impedir que se deslizara.
Después se puso la tapa
sobre el calorímetro, dejando suficiente espacio para sacudir el vaso sin
chocar el termómetro. Anotando la temperatura del agua.
Levantando la tapa y manteniendo
el termómetro en el agua se agregó 10 ml de HCl. Se cerró la tapa y se
agitó el vaso suavemente, haciendo pausas cada 20 segundos para anotar la
temperatura que marcaba el termómetro. Luego se adicionó 10 ml de NaOH se realizó el mismo procedimiento que se hizo con el HCl.
Luego de 3 minutos se dejó
de agitar. El cambio en la temperatura del agua es una medida del calor que
ésta absorbió.
ANEXOS
ANÁLISIS Y RESULTADOS
A partir de las temperaturas registradas en el
laboratorio y las reacciones que se llevaron a cabo en el calorímetro describa
que variables termodinámicas se pueden
calcular:
Calor especifico, entalpia de reacción y
calor de reacción.
Rta: Que es calorímetro adiabático.
El
calorímetro adiabático es un tipo de calorímetro que permite determinar calores
de disolución y dilución, efectos térmicos y entalpias de transición.
2. De acuerdo a la reacción de neutralización del
acido (HCl) y base (NaOH) explique:
Variación
de temperatura, reacción exotérmica y endotérmica
Rta: En el calor de neutralización se
intercambia calor entre un ácido y una base a una temperatura y presión determinada para formar
agua. Esta reacción aumenta su temperatura
liberando calor por eso es exotérmica.
3. Con el reactivo acetato de sodio disuelto en
agua y la variación de la temperatura describa:
Existe un calor de dilución, existe una
entalpia de dilución, la variación de tiempo fue positivo o negativo.
Rta: El acetato de sodio es un polvo que
inicialmente está a temperatura ambiente. Al agregar agua reacciona y su
temperatura baja poniéndose algo frio,
esto sucede porque al disolverse el acetato en agua, toma calor del medio en donde esta, por esto disminuye su temperatura y es una reacción endotérmica.
1 g de acetato x 1mol de acetato = 0,012mol de acetato
82,0343 g de acetato
Q=m. cp.
(Tf-Ti)
Q= 0,012mol x 40,2J x
(30°-29°)
Mol.k
Q=0.4824J/k
Materiales
Creación del calorímetro
