[LABORATORIO : CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTECALORIMETRO] ESIA -2016 CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE CALORIMETRO I. OBJETIVOS: Determinación de la capacidad calorífica de un sistema o constante del calorímetro. Aprender las relaciones fundamentales de la calorimetría con la termodinámica y la termoquímica. II. FUNDAMENTO TEÓRICO: Complementario a la teoría dada en clases. En el sistema internacional de unidades (si), se utiliza como unidad de energía el joule (j), siendo la equivalencia: 1 caloría = 4.184 julios Para evaluar la cantidad de energía calorífica absorbida o desprendida por un cuerpo o sustancia, por un cambio en su temperatura, vale decir el calor sensible, se parte de la siguiente relación: 𝒅𝑯 𝑪𝒑 = 𝒅𝑻 Podemos derivar entonces la siguiente expresión para evaluar el calor sensible en líquidos y sólidos: 𝐐 = 𝐦 × 𝐜𝐬 × ∆𝐓 Dónde: Q = energía calorífica trasferida (calorías) m = masa de la sustancia (gramos) cs = calor especifico de la sustancia ( caloría/gramo °C) T = variación de temperatura (°C). 1 [LABORATORIO : CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE CALORIMETRO] ESIA -2016 En la ecuación (2) se pueden agrupar los dos primeros términos del segundo miembros en un solo, denominado capacidad calorífica C, o factor de capacidad, siendo T el factor de intensidad, de donde: 𝐐 = 𝐂 ∆𝐓 Cuando una sustancia sufre un cambio de estado físico o mejor un cambio de fase, por ejemplo el agua, para pasar de líquido a vapor, absorbe un determinada cantidad de calor sin que se produzca una variación apreciable en la temperatura, si la sustancia se condensa, entonces se elimina la misma cantidad de calor que absorbido al vaporizarse; este calor “oculto” o “escondido” es el llamado calor latente o también calor de trasformación. Para llevar a cabo mediciones experimentales de calores latentes, se suelen utilizar los instrumentos llamados calorímetros. Estos son instrumentos que sirven para la determinación experimental de los intercambios caloríficos. El calorímetro es un sistema aislado, de tal manera que no haya intercambio de calor con el medio ambiente. Se utilizan usualmente como calorímetro a los llamados vasos Dewar (frasco termo), que no cumplen exactamente con el requisito de no intercambiar calor con el medio ambiente. Un sistema calorímetro que se emplea con mucha frecuencia en calorimetría Si aplicamos la ecuación (3) para evaluar el calor absorbido o cedido por el sistema calorimétrico, tenemos que es necesario conocer el factor capacidad C. Este factor toma entonces el nombre de constante del sistema calorimétrico “k” y se expresa en unidades de calorías/°C o equivalente. Tendremos entonces el nombre de constante del sistema calorimétrico “k” y se expresa en unidades de calorías/°C. Tendremos entonces: 𝑸 = 𝑲 ∆𝑻 2 [LABORATORIO : CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE CALORIMETRO] ESIA -2016 Esta ecuación es utilizada para evaluar el calor absorbido (o cedido) por el sistema calorimétrico, que para simplificar diremos simplemente al realizar el balance energético: “calor ganado (o cedido) por el calorímetro”, y la constante “k” llamaremos simplemente “constante del calorímetro”, aunque este valor expresa propiamente la capacidad calorífica del sistema calorimétrico. “equivalente en agua del calorímetro que se define como la cantidad de agua requerida para absorber la misma cantidad de calor absorbida por el calorímetro y sus partes componentes, incluyendo el baño de agua. III. MATERIALES: Vaso Dewar con tapa y agitador. 2 vasos de pp de 250ml 2 probetas de 100 ml 2 termómetros Trípode Rejillas Cocinilla Soporte universal Tubo de goma Tubo de vidrio Tapón de jebe bihoradado Cronometro Piedras de ebullición Trozos de hielo Tecnopor 3 [LABORATORIO : CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE CALORIMETRO] ESIA -2016 IV. PROCEDIMIENTO: EXPERIMENTO 1. Determinación de la Constante del Calorímetro Si no se dispone de un vaso Dewar, puede utilizarse como calorímetro un vaso de precipitados de 250 ml, al que previamente hay que envolver con papel platinado (de ser posible agregar un papel toalla) y colocar sobre una placa aislante tecnopor) lejos de toda fuente de calor o frío. 1. Pesar 100 g de agua (100ml) y colocarlos en el vaso que servirá como calorímetro y anote la temperatura del agua en el calorímetro (T1). 2. Pesar 100 g de agua (100 ml) en otro vaso de precipitados y calentar esta agua hasta más o menos 45°C, espere a que la temperatura se estabilice y anote esta temperatura (T2). 3. Vierta el agua caliente del segundo vaso en el calorímetro y agitar el sistema; con el mismo termómetro registre la temperatura cada 10 segundos. Anote la temperatura máxima final Tf alcanzada en el calorímetro y continúe anotando la temperatura cada 10 segundos por 2 minutos más. De ser posible utilice un termómetro exclusivamente para el calorímetro. CALCULOS: Realice los cálculos para encontrar la constante “k” del calorímetro. Cálculo del incremento de la temperatura por: T=Tf -T1 Q1= calor ganado por el agua en el calorímetro = 100 T cal Q2= calor ganado por el calorímetro = K T cal Q3= calor cedido por el agua (caliente) del segundo vaso. = 100(T2-Tf) cal 4 [LABORATORIO : CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE CALORIMETRO] ESIA -2016 Por el balance de energía calorífica de acuerdo con el 1er principio de la termodinámica: Q3=Q1+Q2 Reemplazamos valores tendremos: 𝟏𝟎𝟎(𝑻𝟐−𝑻𝒇−𝐓) K= calorías/°C 𝐓 V. RESULTADOS: TDATO = 22.71 T1 = 24.04 T2 = 45.80 1. T= 33.82 temperatura final 2. T= 33.77 3. T= 33.73 4. T= 33.71 5. T= 33.70 6. T= 33.68 7. T= 33.68 8. T= 33.66 9. T= 33.65 5 [LABORATORIO : CALOR SENSIBLE Y CALOR LATENTE CALORIMETRO] ESIA -2016 VI. CONCLUSIONES: Determinamos el calorímetro y el calor latente y de un cuerpo a diferentes temperaturas Determinamos el calorímetro sirve para ver cómo dar el calor de un cuerpo en el sistema internacional VII. BIBLIOGRAFÍA: http://aprendequimica.blogspot.pe/2010/10/ley-de-boyle.html http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Practica8CalorLatente _27520.pdf 6