Hernández García Josué Bernabé

Fecha: 12/09/2012PRÁCTICA No.6 “PUNTO TRIPLE”

PRÁCTICA No. 2

 UNIDAD DE APRENDIZAJE:

Lab. Química Industrial

PROFESORA:

María Dolores Nava Tirado

EQUIPO # 3

SECUENCIA: 2IV32

 

 

 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA

Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

“CAPACIDAD CALORIFICA Y CALOR DE NEUTRALIZACION”

OBJETIVO GENERAL

- Determinar experimentalmente la capacidad calorífica de un calorímetro (constante calorimetrica)

- Determinar el calor de reacción molar de un par ácido-base fuertes en solución diluidas, a presión constante.

INTRODUCCIÓN TEORICA

LEY CERO DE LA TERMODINAMICA:

la ley del equilibrio térmico, ñey cero de la termodinámica, es otro principio importante. La importancia de esta ley para el concepto de temperatura no se comprendió hasta que otros aspectos de la termodinámica alcanzaron un estado bastante avanzado de desarrollo, de ahí su peculiar nombre ley cero.

La ley cero de la termodinámica se resume ha expresar: cuando dos sistemas están en equilibrio térmico con un tercer sistema también lo estarán entre si.

Capacidad Calorífica Molar

La capacidad calorífica molar de una sustancia a volumen constante, Cv, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de la sustancia 1ºC a volumen constantes y a una temperatura dada.

La capacidad calorífica molar de una sustancia a presión constante, Cp, es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 mol de la sustancia 1ºC a presión constante y a una temperatura dada.

Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una transferencia

de energía en forma de calor desde el más caliente al más frío. Dicho tránsito de energía

se mantiene hasta que se igualan las temperaturas, cuando se dice que ha alcanzado el

equilibrio térmico. La cantidad de calor Q que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe

el frío.

= capacidad calórica;

= cantidad de calor; = variación de temperatura

El calor específico es la cantidad de calor cedido o absorbido por un gramo de una sustancia,

para variar su temperatura en un grado Celsius. donde: = calor específico; =

capacidad calórica; = masa

y el calor necesario para producir un cierto aumento de temperatura es

Desde el punto de vista termodinámico la capacidad calorífica de los cuerpos

se expresa como el cambio de energía térmica como función del

cambio en la temperatura.

C=( δQdT )=T ( dSdT )Se designa con el nombre de calor (Q) a la energía en tránsito que fluye desde una parte de un

sistema a otra o de un sistema a otro, en virtud únicamente de una diferencia de temperatura.

En física encontramos definidos varios tipos de calores para una mejor comprensión y entendimiento

de los diferentes procesos y fenómenos que ocurren en las sustancias y los cuerpos, así se puede

definir el calor sensible, calor latente y el calor específico Calor sensible es aquel que un cuerpo o

sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurran cambios en su estructura molecular,

o sea, en su estado físico.

El calor absorbido o cedido depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como

referencia la temperatura de 0o C. A mayor presión, mayor calor sensible y a menor presión, menor

calor sensible.

Suministrar calor sensible

Cuando se calienta una sustancia que tiene una temperatura inferior a su punto de ebullición, absorbe

calor y aumenta su temperatura (calor sensible), hasta alcanzar el punto de ebullición

correspondiente a la presión a que esté sometida, luego de alcanzado este se detiene el ascenso de

la temperatura y cualquier cantidad adicional de calor que se le suministre ya no aumentará la

temperatura.

A presión constante

Qs = ΔH = mCp(t2 − t1)

Donde:

H es la entalpía del sistema,

m es la masa del cuerpo,

Cp es el calor específico a presión constante (definido como la cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presión constante),

t2 es la temperatura final,

t1 es la temperatura inicial del cuerpo.

A volumen constante Qs = ΔU = mCv(t2 − t1) Donde:

Cv es el calor específico a volumen constante,

U representa la energía interna del sistema.

MATERIAL Y EQUIPO SUSTANCIA

“IDENTICO AL MANUAL” base (NaOH)(- 2 vasos de Precipitados de 100 ml. ) ácido (HCL) agua destilada

DESARROLLO EXPERIMENTAL“Se trabajo igual al manual”.

EXPERIMENTO 1 (DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DEL NCALORIMETRO)

DATOS EXPERIMENTALES

Temperaturas registradas cada 10s. para el equilibrio térmico.

t (s) T (ºC)

0 44º

10 44.5º

20 44.2º

30 44º

40 43.5º

50 43.5º

60 43º

Temperatura constante del Agua Fria: 25 °C = T1Temperatura constante del Agua caliente : 70 °C = T1Temperatura constante del Calorimetro : 25 °C = T1

Temperatura de Equilibrio térmico (Agua Fria y caliente) = 43 ° C =T2

CALCULOS EXPERIMENTO 1

−QH 20caliente=QH 2O fria+Qcalorimetro

−MH 2OcalienteCpH 2O∆T caliente=−M H 2OfriaCpH 2O∆T fria+M calorimetroCpcalorimetro∆T calorimetro

MH 2O=40 g

C oK=−MH 2OCpH 2O∆Tcaliente−M H 2OCpH 2O ∆T fria

∆Tcalorimetro

C oK=(−40 g )(4.186 J

molK ) (43 °C−70 ° C )−(40 g )(4.186 JmolK )(43° C−25 °C )

(43 ° C−25° C)

C oK=83.72 JmolK

EXPERIMENTO 2 (DETERMINACION DEL CALOR DE REACCION DE NEUTRALIZACION)DATOS EXPERIMENTALES

Temperatura constante del HCL (ácido clorhídrico) 25.5 °CTemperatura constante del NaOH 25 °CTemperatura constante del Calorimetro 25.5 °CTemperatura de equilibrio 30 °C = T2Temperatura promedio (tHCL y tNaOH ¿=25.25° C = T1

mvaso y solucion=134.6 gmvaso=57.71 gmsolucion=76.89g

CALCULOS

1. ¿Capacidad calorífica del Calorimetro?

C oK=83.72 JmolK

Los cálculos se encuentran en el area de “datos experimentales”

2. Numero de moles de agua que se formaron en la reacción de neutralización

Reacción de Neutralizacion

H (ac)+¿+Cl(ac)

−¿+Na( ac)

+¿+OH(ac )−¿ ¿¿

¿¿

V HCl=V NaOH=40ml=0.04 LC=concentracionCHCl=CNaoH=1Molar

M=nsoluto

V solucion

n=MV n=( 1molL ) (0.04 L )=0.04mol

HCl(ac)❑ +NaOH (ac)

❑ NaCl(ac)❑ +H 2O(1 )

(0.04 mol) (0.04 mol) (solución)

Realizando estequiometria.

1 mol HCl 1 mol H20 = (1mol H 2O ) (0.04mol )

1mol HCl❑=0.04mol H 2O

0.04 mol HCl ¿

SAL + AGUANaCl(ac)+H 2O

Al formar la molécula del agua, nos proporciona energía, se puede medir y recibe el

nombre de CALOR DE NEUTRALIZACION.

Al formar la molécula del agua, nos proporciona energía, se puede medir y recibe el

nombre de CALOR DE NEUTRALIZACION.

H 2O

Acido fuerte + Base Fuerte

HCL(ac) + NaOH (ac)

3. Numero total de moles de agua que se producen en la reacción. nota : este dato servirá para consultar el valor de Cp de la solución en la grafica correspondiente.

nH 2Ototal=M H 2O total

PMH 2O

nH 2Ototal=

74.55 g

18g

mol = 4.1416 mol totales.

4. Calor de neutralizaciónel calor de neutralización es el calor liberado por cada mol de agua producida

SOLUCION = Nacl+H 2Omsolucion=mNaCL+mH2O = 76.89 gmH2Ototal= (0.04mol )(18 gmol )=0.72g

mH2O=msolucion−mNaCl

76.89 g−(0.04mol )(58.5 gmol )=74.55 g

mH2Ototal=74.55 g

74.55 g=(0.04mol )(18 gmol )

mH 2Oreactivos=74.55 g−0.72g=73.83 g

Balance térmico

−Qcede=Qabsorbe−Qneutralizacion=Qsolucion+Qcalorimetro?=msolucionCp solucion∆T solucion+M calorimetroCp calorimetro∆Tcalorimetro

?=(76.89 g )(4.186 JmolK ) (30 ° C−25.25 °C )+(57.71g g )(83.72 J

molK ) (30 °C−25.25° C )

−Qcede=Qabsorbe

Qcede=¿ −¿24478.3780 J=¿ −¿24.4783 KJ

está cantidad de calor liberado corresponde a 0.04 moles de agua, para calcular el calor de neutralización debemos de averiguar el calor liberado por un mol de agua producido, luego:

Qneutralizacion=(−24 .4783KJ )0 .04mol H 2O

¿−611 .9575 kJ/mol

Lo que significa que por cada mol de agua producida en la neutralización se liberan 611.9575 kJ/mol

5. Entalpia molar de neutralización.

∆ Hn=−QneutralizacionnH 2O forma

∆ Hn=−24478.3780J0.04mol

=−611959.45 Jmol

CUESTIONARIO

1. ¿Qué interpretación física tiene el valor de C del calorímetro?es la energía necesaria para aumentar una unidad de temperatura, de una determinada sustancia, en este caso son 2 experimentos uno para obtener el valor del sistema (calorímetro) con agua destilada. Y el otro para obtener el calor de neutralización.(acido fuerte y base fuerte)

2. Calcule C para 2 calorimetros cuyas masas son de 100 g pero uno ha sido construido de aluminio y otro en vidrio Pyrex. Consulte sus valores de Cp en la tabla No. 2

Cp del aluminio = 0.92 (J/g ºC)

3. Complete la ecuación de la reacción de neutralización HCL (ac) + NaOH (ac) _____________ + _______________

HCl(ac)❑ +NaOH (ac)

❑ NaCl(ac)❑ +H 2O(1 )

4. Tome los datos de la tabla No. 3 y calcule el valor teorico esperado para ∆ H

∆HnTeorico , esbasada en laley de Hess∆ H ° v=∑ n∆ Hfproducto−∑ n∆ H ° freactivo

HCl(ac)❑ +NaOH (ac)

❑ NaCl(ac)❑ +H 2O(1 )

[ (1mol Nacl )(−407.29 kJmol )+(1mol H 2O )(−285.98 kJ

mol)]−[ (1mol HCl )(−167.52 kJ

mol )+ (1mol NaOH )(−469.79 kJmol

)]

∆ HnTeorico=−55.96 kJmol

5. Que diferencia existe en términos de porcentaje , entre el valor obtenido experimental del calor de neutralización con respecto al valor teorico

−55.96=100%−611.95=x1093.54%6. Que es un proceso endotérmico

Reacción o proceso químico que absorve calor. Cuando la variación de entalpía es positiva, se ha producido un aumento del contenido energético.

7. Cite cinco ejemplos de aplicación industrial en los que se manifieste el proceso de transferencia de calor.

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

Articulo de investigación en la web. UNAM http://www.geociencias.unam.mx/~angfsoto/fisicamoderna/presentaciones/Estado_solido.pdf

Fundamentos de FisicoquimicaSamuel H. MurronEditorial LimusaMéxico, 1989 pag. 157

UNAM- Proyecto INFOCAB SB 202507Responsable académica: I. Q. Raquel Enríquez GarcíaPag. 3-7