Calorimetría Grupo 2

7/25/2019 Calorimetra Grupo 2

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Escuela Superior Politcnica de ChimborazoFacultad de Ingeniera Mecnica

CAL!IME"!#ALa calorimetra es la parte de la fsica que se encarga de la medicin del calor en

una reaccin qumica o un cambio de estado usando un instrumento

llamado calormetro. Pero tambin se puede emplear un modo indirecto calculando el

calor que los organismos vivos producen a partir de la produccin de dixido de

carbono y de nitrgeno y del consumo de oxgeno.

Calor especfico (s)

El calor especfico (s) de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para

elevar un grado elsius la temperatura de un gramo de la sustancia.

!us unidades son "#g $

El calor especfico es una propiedad intensiva

Capacidad calorfica (c)

La capacidad calorfica () de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere

para elevar un grado elsius la temperatura de determinada cantidad de la sustancia.

!us unidades son "#$.

Es una propiedad extensiva.

C=m.s

Calor especifico de algunas sustancias

Sustancia Calor especfco (J/g.C)

Al $%&$$

Au $%'(&

C )gra*to+ $%,($

-umica Pgina '


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C )diamante+ $%.$(

Cu $%/0.

Fe $%111

2g $%'/&

2( 1%'01

C(2.2 )etanol+ (%13$

!i conocemos el calor especfico y la cantidad de una sustancia% entonces el cambio

en la temperatura de la muestra (t) indicar& la cantidad de calor (q) que se 'a

absorbido o liberado en un proceso en particular en un proceso en particular. Las

ecuaciones para calcular el cambio de calor est&n dadas por

q = ms t

q = C t

t = tfinal tinicial

q es positivo para procesos endotrmicos y negativo para procesos exotrmicos.

Eemplo *na muestra de +,, g de agua se calienta desde -%/$ 'asta 0+%,/$.

alcule la cantidad de calor (en 1iloulios) absorbido por el agua.

q = ms t

= (466 g) (4,184 J/g.C)(74,60C- 8,50C)

= 1,2 ! 105J !1kJ

1000 J

= 12 "J

-umica Pgina (


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2ebido a que el agua absorbe calor de los alrededores% el signo es positivo.

Calorimetra a Volumen Constante

Para medir el calor de combustin se coloca una masa conocida de un compuesto en

un recipiente de acero% denominado bomba calorimtrica a volumen constante% que se

llena con oxgeno% a m&s o menos 3/ atm de presin. La bomba cerrada se sumerge

en una cantidad conocida de agua. La muestra se enciende elctricamente y el calor

producido por la reaccin de combustin se puede calcular con exactitud al registrar el

aumento en la temperatura del agua. El calor liberado por la muestra es absorbido por

el agua y por el calormetro. El dise4oespecial de la bomba calorimtrica permite

suponer que no 'ay prdida de calor (o de masa) 'acia los alrededores durante

el tiempoen que se 'acen las mediciones.

omo consecuencia% se puede decir que la bomba calorimtrica y el agua en que se

sumerge constituyen un sistema aislado. 2ebido a que no entra ni sale calor del

sistema durante el proceso% se puede escribir

qsistema 5 qcal6 qreac

2onde qcal y q reac son los cambios de calor del calormetro y la reaccin%

respectivamente% as

-umica Pgina /
http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml


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qreac57qcal

Para calcular qcal necesitamos conocer la capacidad calorfica del calormetro (cal) y

el aumento de la temperatura que es

8cal 5 cal.9t

La cantidad Ccalse calibra mediante la combustin de una sustancia cuyo calor de

combustin se conoce con exactitud.

Por eemplo se sabe que la combustin de 1g de &cido ben:oico libera 26.42KJde

calor. !i el aumento de la temperatura es 4.673C% entonces la capacidad calorfica del

calormetro es

Ccal 5 qcal#9t

Ccal 5 ;,.+;


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El calor absorbido por la bomba y el agua es igual al producto de la capacidad

calorfica y el cambio de temperatura. on base en la ecuacin qcal 5 cal t

y

suponiendo que no se 'a perdido calor 'acia los alrededores% escribimos

qcal 5 cal t

qcal 5 (=/.;01"#$)(;.?$ 7;/.;-$)

qcal 5 0.,, 1"

2ebido a que qsist5 qcal6 qreac5 /% qcal5 7 qreac. El cambio de calor de la reaccin es de

70.,, 1". Este es el calor asociado a la combustin de =.+3g de naftaleno (=/>-)%

por tanto% podemos escribir el factor de conversin como

57.66 kJ1.435 g C10H8

La masa molar del naftaleno es de =;-.; g% de manera que el calor de combustin de

= mol de naftaleno es

calor molar de combustion=

57.66 kJ1.435g C10H8

128.2 g C10H8

1molC10H8

alor molar de combustin 5 7 .== x =/31"#mol

onclusin

La reaccin de combustin es exotrmica y la masa molar del naftaleno es muc'o

mayor que =.+ g por lo que la respuesta obtenida es ra:onable.

Calorimetra a presi!n constante

-umica Pgina .


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D Para determinar los cambios de calor en reacciones diferentes a la combustin

existe un dispositivo llamado calormetro a presin constante.

D Este dispositivo mide el efecto del calor de una gran cantidad de reacciones%

como neutrali:aciones &cido7base y calores de disolucin y dilucin.

D 2ebido a que la presin es constante el cambio de calor para el proceso (

Qreac ) es igual al cambio de entalpia (9>).

D onsideramos al calormetro como un sistema aislado.

E"EPLA

*na granalla de plomo con una masa de ;,.+0g a -?.?-$ se coloc en un calormetro

a presin constante de capacidad calorfica insignificante que contena =//mL de

agua. La temperatura del agua se elevo de ;;. a ;3.=0$. Fu&l es el calor

especfico de la granalla de plomoG

"oluci!n#

Plantearemos un diagrama para entender meor el eercicio

!abemos que el calormetro es un sistema aislado por lo cual podemos escribir

QPb+QHO=0

-umica Pgina 3


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QPb=QHO (=)

El calor que el agua gan est& dado por

QH O=m.Ce .T

2onde

m 5 masa

e 5 alor especfico

QH O= (100g ) .(4.184J . C g ) . (23.1722.5 ) C=280.3 J

H partir de la ecuacin (=) podemos decir

QPb=280.3J

I sabemos que

QPb=m.Ce .T

Jeempla:ando nuestros valores conocidos tenemos que

280.3 J=(26.47 g).Ce . (23.17-89.98)C

Ce=0.158J . C

g

E"EPLA

-umica Pgina ,


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*na muestra de 1.00x102

ml de >L /.// se me:cla con 1.00x102

ml de

CaA> /.// en un calormetro a presin constante de la capacidad calorfica

insignificante. La temperatura inicial de las disoluciones de >L y CaA> es la misma%

;;./ K% y la temperatura final de la me:cla es de ;.-, K. alcule el cambio de

calor de la reaccin de neutrali:acin sobre una base molar.

NaOH(ac)+HCl(ac)NaCl(ac)+H2 O(l)

!uponga que las densidades y calores especficos de las disoluciones son iguales que

las del agua (=.// g#mL y +.=-+ "#g. K% respectivamente).

!olucin

!uponiendo que no 'ay perdida de calor 'acia los alrededoresqsist=qdisolv+qreac=0

% Por lo que

qdisolv=qreac donde

qdisolves el calor absorbido por la disolucin

combinada. omo la densidad de la disolucin es =.// g#mL% la masa de =// mL de la

disolucin es de =// g. Hs

qdisolv=ms T

(1.00x102

g+1.00x102

g)(4.184 J/ g . C ) ;.-,K7;;./K)

2.81x 103 J

2.81! J

2ado queqdisolv=qreac

%qreac=2.81!"

.

-umica Pgina 0


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H partir de las molaridades dadas% el nmero de moles de >l como de CaA> en

disolucin es 1.00x102

mL de disolucin es

0.500mol

1# x 0.100#=0.0500mol

Por tanto% el calor de neutrali:acin cuando =.// mol de >l reacciona con =.// mol

de CaA> es

calor deneutrali$aci%n=2.81!J0.0500mol

=56.2!J/mol

$%$&%'*+%*

,umica-Jaymond Cang. =/ma edicin

-umica Pgina &

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