Unidad:Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos.Edicin No. 1Fecha de Edicin: Enero de 2013Departamento:Ingeniera Qumica.Materia:Fisicoqumica 1 Unidad:Instituto Tecnolgico Superior de Coatzacoalcos.Edicin No. 1Fecha de Edicin: Enero de 2013

Departamento:Ingeniera Qumica.

Materia:Fisicoqumica 1

ndice

Objetivo.1Introduccin.12. Marco terico23. Materiales y reactivos34. Procedimiento.35. Observaciones46. Clculos:67. Cuestionario88. Conclusiones109. Referencias bibliogrficas.11

Prctica No. 2 Nombre de la prctica: DETERMINACIN DE CAPACIDAD CALORFICA.Objetivo.

Determinar la capacidad calorfica de un calormetro simple y utilizarla para la obtencin del calor especfico de un slido metlico, por medio de arreglos experimentales similares.Introduccin. El calor especfico de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para aumentar en 1 grado centgrado ( 1 kelvin) la temperatura de 1 gramo, sin que cambie su estado fsico. El calor especifico de casa sustancia es una propiedad fsica de la misma, y es diferente para cada uno de los estados: slido, lquido o gaseoso. As, el calor especfico del hielo es de 0.50 cal/g C en las cercanas de los 0C. Para el agua lquida vale 1.00 cal/g C, mientras que para el vapor vale 0.48 cal/g C cerca de los 100 C. La capacidad calorfica de un cuerpo es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura 1C. Es el producto de su masa por su calor especfico. La ecuacin general que define a la capacidad calorfica es:

El calor especfico de las sustancias puede determinarse si el proceso se efecta a volumen o a presin constante, designndose Cv y Cp respectivamente; sus calores varan en funcin de la temperatura. En el caso de los gases, el valor de Cp es mucho mayor que Cv, (Cp = Cv + R, donde R=1.987 cal.mol-1. K-1), mientras que en los lquidos y slidos esta diferencia es mucho menor.Para las medidas experimentales, es necesario recordar que el calor ganado (mCpT) debe ser exactamente igual al calor perdido (mCpT); por esta razn se debe conocer la capacidad calorfica del recipiente donde se efecta la medicin, puesto que tambin consume calor.

En 1841, Dulong y Petit descubrieron una relacin constante para las capacidades calorficas de los elementos metlicos; se anuncia de la siguiente manera: A temperatura ambiente el producto del calor especfico a presin constante (Cp) por el peso atmico de los elementos en el estado slido es un valor aproximadamente constante de 6.4 cal.tomo gr-1 K-1; esta ecuacin tiene un gran uso prctico para determinacin del peso atmico de los metales.2. Marco tericoElcalormetroes un instrumento que sirve para medir las cantidades decalorsuministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar elcalor especficode un cuerpo, as como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.El tipo de calormetro de uso ms extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termmetro. Se coloca una fuente de calor en el calormetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termmetro. Si se conoce la capacidad calorfica del calormetro (que tambin puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energa liberada puede calcularse fcilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor especfico y el calor latente pueden ir midindose segn se va enfriando el objeto. El calor latente, que no est relacionado con un cambio detemperatura, es la energa trmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de lquido a slido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reaccin qumica, como sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calormetro y la reaccin se provoca por ignicin, con ayuda de una chispa elctrica.Los calormetros suelen incluir su equivalente, para facilitar clculos. El equivalente en agua del calormetro es lamasadeaguaque se comportara igual que el calormetro y que perdera igual calor en las mismas circunstancias. De esta forma, solo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.3. Materiales y reactivos MaterialesEquiposReactivos

211 1111

11 Termmetro digital Probeta 100 ml Vaso de precipitado de 500 ml Vaso de precipitado de 250 ml Tubo de ensaye Pinza para tubo de ensaye Tapn de hule para el tubo de ensaye Pizeta con agua destilada Esptula 111Calormetro simple Parrilla de calentamiento Balanza analtica 10 g

10 g Granalla de estao Granalla de zinc

4. Procedimiento. Valor equivalente en agua 1. Destapar con cuidado el calormetro y adicionar 150 ml de agua a 25 C aproximadamente; taparlo hasta obtener lectura constante de la temperatura en el termmetro (T1). 2. En un vaso de precipitado agregar agua a 40C aproximadamente, introduciendo una probeta que contenga 50 ml de agua a la misma temperatura. Colocar el termmetro dentro de la probeta y agitar con el termmetro hasta obtener una temperatura constante (T2) 3. Retirar el termmetro, leer el volumen del agua y suministrarla lo ms rpidamente posible al calormetro; agitar y registrar la temperatura(T3).Para calcular la capacidad calorfica (C) del calormetro, aplicar la ecuacin siguiente, considerando que el calor especifico del agua (Cpa) es 1 cal/g C

Calor especfico de un slido metlico1. En un tubo de ensaye, seco y limpio, introducir aproximadamente 10 g de granalla de estao o cualquier otro slido. 2. Colocar durante 10 minutos el tubo tapado con un tapn de hule en un vaso de 500 ml, que contenga agua hirviendo. Anotar exactamente la temperatura (T4) del agua en ebullicin.3. Realizar el paso 1 de la determinacin de la capacidad calorfica del calormetro, teniendo el cuidado de eliminar previamente el agua del experimento anterior y de secar bien el sistema. 4. Retirar la tapadera del calormetro y suministrar, lo ms rpidamente posible, el slido metlico del tubo de ensaye, teniendo cuidado de que no entre ninguna cantidad adicional de agua; tapar el calormetro, agitar y anotar la temperatura mxima leda en el termmetro (T5) 5. Calcular el calor especifico del slido metlico (Cp) conociendo la capacidad calorfica (C) y los datos experimentales, considerando el calor especfico del agua igual a 1 cal/grC.

5. Observaciones IMAGEN 1IMAGEN 2

En esta imagen se muestra tomando lectura de la temperatura del agua aadida en el Vaso de precipitado para obtener una temperatura con esto obtenemos T1

En un vaso de precipitado se aade agua, para aumentar la temperatura a 40 C aproximadamente

IMAGEN 3

Cuando obtuvimos los 40 C en el agua (Imagen .2) vertimos dentro de la probeta 50 ml e introducimos el termmetro rpidamente & agitamos el agua dentro de la probeta hasta obtener una temperatura constante y as tendramos T2 Nota: Aqu el agua pas la temperatura y lo que se hizo es meter la probeta dentro de un vaso de precipitado con agua del grifo para bajar la temperatura

IMAGEN 4

6. Clculos:

7. Cuestionario 1. Defina los trminos de capacidad calorfica y calor especfico.

La capacidad calorfica: de un cuerpo es el cociente entre la cantidad de energa calorfica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma ms rigurosa, es la energa necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura. Se la representa con la letra (mayscula). calor especfico: es una magnitud fsica que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinmico para elevar su temperatura en una unidad. En general, el valor del calor especfico depende del valor de la temperatura inicial. Se le representa con la letra (minscula).

2. Qu tipo de propiedad son la capacidad calorfica y el calor especfico? Por qu?

El calor especfico es una propiedad intensiva de la materia (aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamao de un cuerpo, por lo que el valor permanece inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas), por lo que es representativo de cada materia; por el contrario, la capacidad calorfica es una propiedad extensiva (aquellas que s dependen de la cantidad de sustancia o del tamao de un cuerpo, son magnitudes cuyo valor es proporcional al tamao del sistema que describe. Estas magnitudes pueden ser expresadas como la suma de las magnitudes de un conjunto de subsistemas que formen el sistema original), representativa de cada cuerpo o sistema particular.

3. Por qu debe determinarse la capacidad calorfica del calormetro? Para las medidas experimentales, es necesario recordar que el calor perdido es igual al calor ganado debe ser exactamente igual al calor perdido; por esta razn se debe conocer la capacidad calorfica del recipiente donde se efecta la medicin, puesto que tambin consume calor.

4. Mencione y explique posibles causas de errores del experimento. Unos de las causas de errores del experimento es que al momento de elaborar la prctica se tena el aire acondicionado encendido; lo cual hace que vari la temperatura en el termmetro al momento de registrar a temperatura del lquido o metal.5. Utilizando la ecuacin de Dulong y Petit, calcule el peso del tomo-gramo del estao de acuerdo con los datos experimentales obtenidos y comprelo con el valor del peso atmico verdadero del estao.

6. Convertir el calor especfico obtenido experimentalmente del slido metlico a unidades del sistema ingls y del sistema internacional. Qu puede concluirse al respecto? Conclusin= Al momento de convertirlos a diferentes sistemas puede haber margen de error en la operacinSistema internacional :

C = 0.782

0. 782 . . = c

c= 3274.077 . c

Sistema internacional:C = 1 . c = 0.23885 . F

c = 3274.077 . = 782.013

7. Mencione algunas de las aplicaciones del calor especfico.

La fabricacin de un termo en donde se guardan distintos lquidos como el caf, la fabricacin de materiales trmicos para aislar la temperatura de un horno. O el aislante trmico de una casa, da informacin acerca de muchos materiales como los metales para determinar su transmisin de calor y as obtener resultados pticos de prdida o adquisicin de calor. En Fisicoqumica, destilacin, balance de materia y energa, generadores de vapor, evaporacin, todas las operaciones unitarias y procesos de separacin.

8. Conclusiones Estephania Petrikowski Ramrez:

Consisti en un envase cerrado y perfectamente aislado del exterior con agua, un termmetro para agitar, se agita en el agua para lograr el equilibrio y el aumento de temperatura se comprueba con el termmetro. El calor latente que no est relacionado con un cambio de temperatura es la energa trmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro.

Lopez Snchez Nanely:

En esta prctica aprendimos como realizar un calormetro casero. Notamos la importancia de cmo elaborarlo en casa y que ventajas nos trae poder hacerlo de modo que nos ahorremos dinero y solo invertimos un poco de tiempo. Este calormetro nos sirvi para poder mantener el agua caliente a cierta temperatura y poder conservarla a cierto tiempo. Por lo que definimos tres temperaturas y despejamos la formula dada para determinar la capacidad calorfica. T1.-24CT2.-50CT3.-27CRodrguez de la Cruz Beatriz Adriana:En esta prctica numero dos observamos el calor especifico de nuestra muestra en esta ocasin el agua, esto lo hicimos por medio del calormetro previamente diseado por nosotros mismos, en el cual podemos medir las cantidades de calor que se absorben o se liberan. Esto se logro por medio de ciertos clculos, los cuales requieren ciertas mediciones de temperatura y formulas, para llegar a un resultado preciso.Martnez Snchez Esperanza Stephanie Los resultados y el desarrollo del experimento de laboratorio, Como conclusin de la prctica de Capacidad calorfica, pudimos calcular el calor especfico, utilizando las frmulas previamente dadas. Es muy importante, no solo en la qumica, sino en general tener los conceptos correctos relacionados al calor especfico y a la capacidad calorfica de un objeto o sustancia porque de esto dependen muchas prcticas que utilizamos en nuestra vida diaria. Cabe resaltar que aumentando la masa de una sustancia, aumentamos su capacidad calorfica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura.Quintela Perez David Gerardo:Determinamos la capacidad calorfica que tiene un calormetro es decir comprobar que cuando vertimos el agua con la temperatura dos habra un cambio en la temperatura 1 y esa temperatura debera conservarse ya que el calormetro estara totalmente sellado, una vez que tomamos la temperatura 3 observamos que la variacin de temperatura fue mnima pero se conservo, durante un tiempo determinado.9. Referencias bibliogrficas.

Benson, Sydney W. (2000). Clculos qumicos. Mxico. Limusa.

Castellan, W. Gilbert (1987), Fisicoqumica. 2 Edicin. Mxico, Addison Wesley Iberoamericana.

Levine, Ira N. (2004), Fisicoqumica, Volumen 1, Quinta Edicin. Mxico, Mc Graw-Hill.

Smith, J.M., Van Ness H.C. y Abbott M.M. (2003), Introduccin a la Termodinmica en Ingeniera Qumica, 6 Ed. Mxico, McGraw-Hill.

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