NDICE

Laboratorio de Termodinmica

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD BOLIVARIANA DE VENEZUELA

CENTRO DE ESTUDIOS EN CIENCIAS DE LA ENERGA

Sede Principal Los Chaguaramos, Piso 9

Caracas Distrito Capital

0212- 6063873 - 0212- 6063985

GUA DEL LABORATORIO DE TERMODINMICA

Autores Willmer AcostaNelkis Acosta

Hctor Rivas

Jess Puerta

Marzo, 2009NDICE

NORMAS Y REGLAMENTO DEL LABORATORIO, NORMAS DE SEGURIDAD EN LABORATORIO, PREVENCIN DE RIESGOS Y HOJAS DE SEGURIDAD EN PRODUCTOS QUMICOS PRCTICA 1: GASES IDEALES: DETERMINACIN DEL CERO ABSOLUTO DE TEMPERATURAPRCTICA 2: CALOR LATENTE Y TRANSFERENCIA DE CALOR (PROCESOS ENDOTERMICOS Y EXOTERMICOS)

PRCTICA 3: DETERMINACION DE LA VARIACION DE LA TEMPERATURA DEL SISTEMA FENOL-AGUA

PRCTICA 4 EQUILIBRIO DE UNA MEZCLA BINARIA: LIQUIDO-VAPOR PRCTICA 5: REFRIGERACION Y COMPRESION1.- Normas y Reglamento del laboratorio.

Resulta de capital importancia, que las mismas sean ledas, interpretadas y aceptadas perfectamente por el alumno. As mismo, no est de ms aclarar que cada una de las normas contempladas en dicho reglamento, deben ser acatadas y respetadas a cabalidad y sin excepcin, stas son:

1.1 Es obligatorio vestir con la bata de laboratorio, lentes de seguridad, pantalones largos y zapatos cerrados al trabajar en el laboratorio. Aplicable a profesor, preparador, tcnico y estudiantes.

1.2 El alumno es responsable del material y equipo que se le suministre al inicio de la prctica. El material daado o perdido deber ser sustituido a la mayor brevedad.

1.3 Todo material de laboratorio daado o desaparecido deber ser repuesto por todo el grupo cuando no exista un responsable.

1.4 La persona o grupo de trabajo no deben tomar material de otra gaveta que no sea la asignada para dicho grupo o persona.

1.5 Solicitar al tcnico, profesor o preparador cualquier material o reactivo adicional que necesite durante la realizacin de la prctica.

1.6 Cualquier duda con respecto a la utilizacin de algn equipo o material de vidrio para la realizacin de la prctica debe ser consultada al profesor, preparador o tcnico.

1.7 Se deber informar de cualquier accidente, por pequeo que sea, al profesor, tcnico o preparador.

1.8 Durante las horas de prctica slo se permitir realizar la experiencia asignada al alumno para ese da. Cualquier otra actividad a realizar deber ser aprobada por el profesor.

1.9 Ningn estudiante podr trabajar en el laboratorio sin la presencia de un tcnico o profesor.

1.10 Ninguna sesin de laboratorio podr comenzar, ni terminar sin la presencia del profesor.

1.11 Est terminantemente prohibido comer y fumar dentro del laboratorio y sus adyacencias.

1.12 Durante la realizacin de la prctica no se permitir la entrada de personas ajenas al laboratorio.

1.13 En caso de necesitar ausentarse del laboratorio, el estudiante deber notificar previamente al profesor, preparador o tcnico.

2- Normas de seguridad en el Laboratorio

A continuacin se presentan una serie de normas de seguridad, las cuales debern ser tomadas en cuenta y seguidas por el alumno, en todo momento durante su trabajo en el laboratorio:

2.1 Cuando caliente un lquido en un tubo de ensayo, debe agitarlo continuamente evitando orientar la boca del tubo hacia usted o sus compaeros. El calentamiento debe hacerse sobre las paredes del tubo.

2.2 Cuando desee conocer el olor de alguna sustancia, acerque los vapores a su nariz con la palma de la mano. No acerque el envase a su cara.

2.3 No intente conocer el sabor de los reactivos.

2.4 Si cae una sustancia alcalina sobre la piel, lave la parte afectada con abundante agua y luego con cido actico diluido.

2.5 Las quemaduras de la piel con cido, deben ser tratadas con abundante agua y luego con una solucin de bicarbonato de sodio diluida.

2.6 Las quemaduras de la piel causadas por objetos calientes, deben ser tratadas con solucin de cido pcrico o brico, o con pomadas comerciales contra quemaduras.

2.7 Los experimentos en los cuales se producen vapores txicos deben ser realizados en la campana extractora.

2.8 Al mezclar cidos con agua se libera mucho calor. Por lo tanto, vierta lentamente el cido sobre el agua. Nunca lo contrario.2.9 No vierta sustancias slidas por el desage. Utilice los depsitos de desperdicios.

2.10 Cuando se derramen cidos sobre el mesn lave inmediatamente con agua.

2.11 Si cae en los ojos alguna sustancia, lave inmediatamente con abundante agua seguido de solucin estril. Informe inmediatamente al profesor.

2.12 Reporte cualquier accidente que ocurra, por pequeo que este sea.

2.13 Infrmese donde pueden botar los desechos tanto lquidos como slidos. Adems averige si la recuperacin de estos desechos es viable.

2.14 Sern de la responsabilidad del profesor hacer cumplir las disposiciones referentes a la seguridad en el laboratorio.3- Sugerencias para el trabajo en el Laboratorio.3.1 Antes de comenzar la prctica compruebe si el material de su equipo est completo, limpio y en buen estado. Notifique cualquier irregularidad.

3.2 El material de vidrio debe lavarlo con detergentes y abundante agua, finalmente enjuguelo con agua destilada, cuando sea necesario.

3.3 Las buretas, pipetas y otro material volumtrico limpio deben curarse para su uso con pequeas porciones del lquido que se desee medir.

3.4 Antes de usar cualquier reactivo, compruebe que la etiqueta del frasco corresponde a las caractersticas requeridas en el experimento.

3.5 Evite tomar directamente con la pipeta o con el gotero lquido del frasco que lo contiene. Transfiera un volumen aproximado al que va a medir a un vaso de precipitado, y srvase de all.

3.6 Una vez que haya usado algn frasco de reactivo debe taparlo de inmediato y regresarlo a su sitio.

3.7 Evite retornar restos de solucin a los frascos originales de reactivo.

4- Criterios y material indispensable para ser admitidos en el Laboratorio:

Vestimenta adecuada.

1. Pantaln largo.2. Zapatos cerrados.3. Cabello recogido.4. Bata y lentes de seguridad. Aprobar Pre-laboratorio. Cuaderno de Laboratorio. Gua de Laboratorio.

Guantes (opcional). Puntualidad: En caso justificado, lo ms tarde que se puede llegar son 15 minutos despus de la hora estipulada.

5- Evaluacin.

Plan de evaluacin

1. Prcticas en total.........40%

2. Post-laboratorio 1 (prcticas 1,2,3)..20 %3. Post laboratorio 2 ( prcticas 4,5,6).20 % 4. Auto y Co-Evaluacin.....5 %5. Trabajo Final ...15%Evaluacin por Prctica de Laboratorio:

Mesas de trabajo (antes de la prctica)3 Ptos

Pre-Laboratorio6 Ptos

Reporte y apreciacin3 Ptos

Informe 8 Ptos

Total20 Ptos

Mesas de trabajo (antes de la prctica): Las mesas de trabajo se realizarn una hora antes de la prctica con la finalidad de realizar exposiciones y debates, acerca del contenido sobre el tema de la prctica a realizar, , con la finalidad de conocer las mismas y si es el caso aclarar las dudas por parte del profesor y dems participantes. Para la realizacin de la evaluacin el profesor debe entregar la revisin bibliogrfica explicita de la prctica en un lapso no menor de una semana. El cual el estudiante debe haber ledo y analizado previamente.Pre-Laboratorio: Examen escrito o evaluacin oral, antes de la prctica.

Esta evaluacin debe estar diseada para un tiempo no mayor de 30 minutos

Evaluacin Apreciativa del Trabajo de Laboratorio:

Estar basada segn el criterio del profesor, en funcin del desempeo mostrado por el estudiante durante la prctica en los siguientes aspectos:

- Puntualidad.

- Vestimenta adecuada.

- Comportamiento y Organizacin

- Habilidad, destreza y eficacia (finalizacin a tiempo de la prctica)

- Responsabilidad

- Cumplimiento de las normas de Seguridad, Orden y Limpieza (debe dejar los materiales del laboratorio utilizados limpios y secos, por lo tanto el grupo de laboratorio debe de tener los implementos de limpieza de los mismos, como lo son, jabn lquido y servilletas en cada encuentro prctico). As como tambin colaborar con el orden y limpieza de las instalaciones del laboratorio.

Reporte:

Debe ser entregado al profesor una vez finalizada la prctica (puede ser una copia de las tablas de datos y observaciones del cuaderno).

- Identificacin de la Institucin.

- Nmero de la Prctica.

- Ttulo de la Prctica.

- Tablas datos experimentales y observaciones.

- Autor.

- Fecha.

Informe:

Debe ser entregado dos semanas despus de realizada la prctica (sin prorroga). El informe es GRUPAL con un mximo de 3 personas. Los grupos de laboratorio se mantendrn a lo largo del trayecto. Deben ser presentados a computadora o transcrito a bolgrafo.Partes del informe:

Titulo de la prctica y nombre de los estudiantes que lo realizaron... (0,5punto) Resumen (No debe exceder ms de las 150 palabras)(2 puntos)

Discusin de resultados (deben ir inmersas las tablas de resultados)9 puntos)

Aplicaciones de la prctica en la vida cotidiana y a nivel industrial.(2 puntos) Conclusiones y recomendaciones.(4 puntos) Referencia bibliogrfica.(1 punto)

Anexos: (Clculos tpicos, tablas de soporte, grficas)..(1,5 puntos)El nmero de pginas no debe exceder las 10 pginas.Trabajo Final: Este trabajo est basado en el desarrollo de ejercicios prcticos de la Unidad Curricular, en donde los estudiantes debern manejar las tablas Termodinmicas. El docente entregar a cada grupo el (los) ejercicios (s) y la evaluacin del trabajo consistir en la entrega de los ejercicios por escrito y la defensa de los mismos.

Post-laboratorio: El objetivo principal del mismo es la comprensin de fenmenos en estudio partiendo de la experimentacin. Aqu, los resultados de la experimentacin son considerados como el producto de una investigacin y a partir de esa premisa el facilitador profundiza y direcciona los procesos de aprendizaje-enseanza de los estudiantes. Las evaluaciones estarn fundamentadas en la experiencia prctica realizada y el informe entregado.TABLA 1. ELEMENTOS PERSONALES DE PROTECCIN Y SEGURIDAD EN EL LABORATORIO DE FISICOQUMICA

Siempre debe utilizar bata de laboratorio. sta debe ser de un material resistente (algodn o polister pero no nylon, ya que este material es poroso y fcilmente inflamable).

La bata de laboratorio debe proteger los brazos y el cuerpo; pero al mismo tiempo debe poderse quitar con facilidad en caso de quemaduras con solventes u otro material peligroso. No debe ser utilizada fuera del laboratorio.

Siempre debe proteger los ojos usando gafas de seguridad. Si usa normalmente anteojos debe usar las gafas de seguridad sobre sus anteojos. No es aconsejable usar lentes de contacto en el Laboratorio ya que cualquier gas o lquido corrosivo puede reaccionar con los lentes y causar daos irreparables. Si Ud. trabaja con material corrosivo u otro material peligroso use una mascara que cubra toda la cara.

Use guantes si va a trabajar con material corrosivo o peligroso que pueda absorberse por la piel o producir alergias. Si no est seguro de las caractersticas de la sustancia, consulte el manual del laboratorio. Si usted particularmente tiene alguna alergia, debe usar guantes todo el tiempo.

Si usted tiene el cabello largo debe mantenerlo recogido. Si el cabello largo est suelto no solamente corre el riesgo de incendiarse, sino que puede enredarse con el material del laboratorio.

Lleve calzado cmodo, cerrado y antiresbalante, esto con la finalidad de proteger los pies de salpicaduras, derrames y cadas.

NORMAS GENERALES DENTRO DEL LABORATORIO DE FISICOQUMICA

1. Antes de usar un mechero, se recomienda cerciorarse de la ausencia de solventes orgnicos en las cercanas. Existen solventes orgnicos que son altamente inflamables.

2. Los productos inflamables (alcohol, ter, etc.) no deben estar cerca de fuentes de calor. Si hay que calentar tubos con estos productos, se har a bao mara, nunca calentar directamente a la llama.

3. No devolver nunca a los frascos de origen los sobrantes de los productos utilizados sin consultar con el profesor.

4. Nunca lanzar desechos qumicos al desage o ponerlos en la basura. Siempre consultar sobre la disposicin de los desechos.

5. El vidrio caliente al igual que otros materiales (metales) no se diferencia a simple vista del vidrio fro. Para evitar quemaduras, dejarlo enfriar antes de tocarlo o tomarlo con material adecuado (pinzas)

6. Nunca se debe introducir un tapn de goma a un tubo de vidrio sin primero humedecer el tubo y el agujero con agua, solucin jabonosa o glicerina. Se recomienda adems protegerse las manos con toalla de papel o guantes.

7. En caso de calentar a la llama el contenido de un tubo de ensayo, nunca dirigir la abertura del tubo de ensayo hacia su persona o algn compaero. El lquido puede hervir y proyectarse.

8. No tocar con las manos y menos con la boca, los productos qumicos.

9. No pipetear con la boca. Utilizar pro-pipeta.

10. Los cidos requieren un cuidado especial. Cuando sean diluidos, nunca agregar agua sobre ellos, siempre al contrario, es decir, cido sobre agua.

11. Nunca oler un reactivo directamente del recipiente. Algunos reactivos son extremadamente custicos (gases irritan severamente la piel) y deberan ser evitados. Para oler de forma segura un reactivo, se recomienda estar a dos pies del recipiente, y con la mano ahuecada llevar una muestra de vapor del reactivo hacia la nariz.TABLA 2. TABLA DE SMBOLOS DE RIESGO: CLASIFICACIN Y PRECAUCIN.

EExplosivoClasificacin: Sustancias y preparaciones que reaccionan exotrmicamente tambin sin oxgeno y que detonan segn condiciones de ensayo fijadas, pueden explotar al calentar bajo inclusin parcial.Precaucin: Evitar el choque, percusin, friccin, formacin de chispas, fuego y accin del calor.

OComburenteClasificacin: (Perxidos orgnicos). Sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, producen reaccin fuertemente exotrmica. Precaucin: Evitar todo contacto con sustancias combustibles.Peligro de inflamacin: Pueden favorecer los incendios comenzados y dificultar su extincin.

F+Extremadamente inflamableClasificacin: Lquidos con un punto de inflamacin inferior a 0 C y un punto de ebullicin de mximo de 35 C. Gases y mezclas de gases, que a presin normal y a temperatura usual son inflamables en el aire. Precaucin: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

FFcilmente inflamableClasificacin: Lquidos con un punto de inflamacin inferior a 21 C, pero que NO son altamente inflamables. Sustancias slidas y preparaciones que por accin breve de una fuente de inflamacin pueden inflamarse fcilmente y luego pueden continuar quemndose permanecer incandescentes.Precaucin: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

T+Muy TxicoClasificacin: La inhalacin y la ingestin o absorcin cutnea en MUY pequea cantidad, pueden conducir a daos de considerable magnitud para la salud, posiblemente con consecuencias mortales.Precaucin: Evitar cualquier contacto con el cuerpo humano, en caso de malestar consultar inmediatamente al mdico.

TTxicoClasificacin: La inhalacin y la ingestin o absorcin cutnea en pequea cantidad, pueden conducir a daos para la salud de magnitud considerable, eventualmente con consecuencias mortales. Precaucin: Evitar cualquier contacto con el cuerpo humano. En caso de malestar consultar inmediatamente al mdico. En caso de manipulacin de estas sustancias deben establecerse partes especiales.

CCorrosivoClasificacin: Sustancias y preparaciones que reaccionan exotrmicamente tambin sin oxgeno y que detonan segn condiciones de ensayo fijadas, pueden explotar al calentar bajo inclusin parcial.Precaucin: Evitar el choque, percusin, friccin, formacin de chispas, fuego y accin del calor.

XiIrritanteClasificacin: Sin ser corrosivas, pueden producir inflamaciones en caso de contacto breve, prolongado o repetido con la piel o en mucosas. Peligro de sensibilizacin en caso de contacto con la piel. Clasificacin con R43. Precaucin: Evitar el contacto con ojos y piel; no inhalar vapores.

NPeligro para el medio ambienteClasificacin: En el caso de ser liberado en el medio acutico y no acutico puede producirse un dao del ecosistema por cambio del equilibrio natural, inmediatamente o con posterioridad. Ciertas sustancias o sus productos de transformacin pueden alterar simultneamente diversos compartimentos. Precaucin: Segn sea el potencial de peligro, no dejar que alcancen la canalizacin, en el suelo o el medio ambiente. Observar las prescripciones de eliminacin de residuos especiales.

MEDIDAS DE SEGURIDAD. Asegrese de comprender el contenido de las etiquetas ya que de ello depender la correcta interpretacin de los smbolos.

Tenga especial atencin en la manipulacin de todos los reactivos y solventes del laboratorio. Evite en todo momento, el contacto directo con piel o mucosas.

Utilice guantes para la manipulacin de material potencialmente peligroso.

BIBLIOGRAFA.1. Catlogos de hojas de seguridad de productos qumicos de uso en el laboratorio.

2. FIESER L.F. (1967) Experimentos de Qumica Orgnica, Ed. Revert,

3. VOGEL ARTHUR (1985) Qumica Analtica Cualitativa. Ed. Kapelusz.

REFERENCIAS EN INTERNET.1. http://www.fichasdeseguridad.com/0a_ficha_seguridad_msds.htm

2. http://www.mtas.es/insht/ntp/ntp_276.htm3.http://www.uam.es/servicios/asistenciales/riesgoslaborales/especifica/normativa/laboratorio/lab2.2.html4. http://www.mtas.es/insht/ntp/ntp_480.htm PRCTICA 1

GASES IDEALES Y REALES

INTRODUCCIN.

Un gas es el estado de agregacin de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composicin son molculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atraccin, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene. La ley de los gases ideales es la ecuacin de estado del gas ideal, un gas hipottico formado por partculas puntuales, sin atraccin ni repulsin entre ellas y cuyos choques son perfectamente elsticos (conservacin de momento y energa cintica). Los gases reales que ms se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatmicos en condiciones de baja presin y alta temperatura. Aqu radica la importancia de sta prctica, la cual tiene como objetivo principal entender el comportamiento de los gases.OBJETIVOS.

Determinar el valor del cero absoluto de la temperatura en escala Celsius. Comprobar la ley de Boyle mediante la experimentacin de un sistema de gas comprimido. MATERIALES Y EQUIPOS.

Termmetros de 0-100C Fiola de 125 ml

Mangueras

Manmetro en U o manguera transparente en U con liquido manomtrico.

Tapn de goma con dos orificios

Plancha de calentamiento

Hielo

Agua

Papel milimetrado Jeringa de 60 cm3 o 20 ml Medidor de presin de agujaEXPERIENCIA# 01DETERMINACION DEL CERO ABSOLUTO DE LA TEMPERATURA PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Para comenzar a hacer las mediciones se introduce la fiola de 125ml en hielo, a 0 (C) o una temperatura baja, cercana a dicho valor.

2. Dejarlo al menos 4 minutos que alcance el equilibrio trmico, se tapa con el manmetro, a travs de una manguera.3. Anote su temperatura inicial y la diferencia de presin es nula. 4. Posteriormente coloque la fila en contacto con agua fra, alrededor de 10 (C) y se mide la diferencia de presin que indica el manmetro.

5. Se cambia luego de recipiente ponindolo a diferentes temperaturas, de manera que al ir aumentando la temperatura tambin aumenta la diferencia de presin medida. Ver tabla :Temperatura de sol.(s) (C)10203040506070

Es importante mencionar que en cada caso debe mantenerse un cierto tiempo, alrededor de uno o dos minutos a objeto de que logre el equilibrio trmico con el medio en que se encuentra.

a) Sistema a T= OC b) Sistema a T= Variante

Figura #01. Montaje de sistema de cero absoluto a y b.

EXPERIENCIA #02 LEY DE BOYLE

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Antes de instalar el manmetro se tira el mbolo hasta el mximo volumen de la jeringa (60 cm3).

2. Se conecta la jeringa al manmetro a travs de una corta manguera, como se muestra en la figura 2. 3. A continuacin se empuja el mbolo disminuyendo el volumen (de dos en dos cm3 por las divisiones de la jeringa utilizada) y se tabulan los datos de volumen y presin. 4. Se agrega una columna con los valores recprocos del volumen a objeto de confeccionar un grfico que permita contrastar resultados.

Figura #02. Sistema de estudio de la ley de Boyle

REVISIN BIBLIOGRFICA

Investigar sobre los siguientes aspectos: Gases ideales

Gases reales

Ley de Charles

Ley Boyle

Escala de temperatura

Ceros absolutos

Temperatura absoluta

Ley de gases perfectos

RESULTADOS Y CLCULOS:

Experimento #01 Represente la grafica de presin vs temperatura Represente la grafica de presiones absolutas vs temperatura extrapolar al cero absoluto. Discuta el valor obtenido al realizar la extrapolacin y presente la ecuacin de la grafico, se encuentra cercano al valor del cero absoluto? Se comprueba la ley de Charles. Dado los resultados obtenidos podramos considerar el aire se puede considerar un gas ideal, porque?.Consideraciones:

Esto es debido a que la temperatura del gas ha aumentado (T = T0+ t), lo que ha provocado un aumento en la presin y en el volumen (P = P0+ P; V = V0+ V). Este fenmeno cumple la ecuacin general de los gases ideales:

donde n es el nmero de moles del gas encerrado y R la constante universal de los gases.

Experimento #02 A partir de esa experiencia explique cual de las siguientes relaciones es cierta: V ~ P

V ~ 1/P

P~ 1/V

1/V ~ 1 /P

A partir de tu respuesta anterior se comprueba la ley de Boyle?

Grafique la relacin de la presin con el volumen segn la ley de Boyle. Identifica cul es la variable independiente y cul la dependiente. Qu factores experimentales se consideran constantes?

Determine La ecuacin de la resta que corresponde a la graficacin de dichos valores.

Determine por extrapolacin la presin atmosfrica experimental y comprela con la teora.

BIBLIOGRAFA.

SMITH, VAN NESS Y ABBOTT. Introduccin a la Termodinmica en Ingeniera Qumica Quinta Edicin. Mc Graw Hill. VAN WYLEN Fundamentos de Termodinmica Segunda Edicin. Limusa. Monografas de Qumica. Estados de la materia. Editorial Mir. LEVINE, I. N., Fisicoqumica. 4ra Edicin. Editorial McGraw-Hill. 1990, pag 63-77,113-114 Mxico Marn &Prutton., Fundamentos de Fisicoqumica., editorial Limusa ,1995, cap 01 MxicoPRCTICA 2.

CALOR LATENTE Y TRANSFERENCIA DE CALOR(PROCESOS ENDOTERMICOS Y EXOTERMICOS)INTRODUCCIN.

Cuando se suministra calor a un cuerpo a presin constante, el resultado es un incremento de la temperatura del cuerpo. A veces, un cuerpo puede absorber grandes cantidades de calor sin variar la temperatura. Esto ocurre durante un cambio de fase, es decir, cuando la condicin fsica de la sustancia est variando de una forma a otra. Los tipos existentes de cambio de fase son la Fusin, Vaporizacin y la Sublimacin. Cuando una sustancia pasa de una forma lquida a gaseosa, sus molculas que estaban juntas en lquido, se mueven alejndose unas de otras. Esto exige que se realice trabajo contra las fuerzas atractivas que mantenan unidas dichas molculas. Se necesita una cantidad especfica de energa trmica para el cambio de fase de una cantidad determinada de sustancia, la cual es llamada Calor Latente.La transferencia de calor es el paso de energa trmica desde un cuerpo ms caliente a otro ms fro. Cuando un cuerpo, bien sea, un objeto slido o un fluido, est a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energa trmica, tambin conocida como transferencia de calor o intercambio de calor, ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio trmico. La transferencia de calor siempre ocurre desde un cuerpo ms caliente a uno ms fro, como resultado de la segunda ley de la termodinmica. Cuando existe una diferencia de temperatura entre dos objetos en proximidad uno del otro, la transferencia de calor no puede ser detenida; solo puede hacerse ms lenta.

OBJETIVOS

Estudiar los diferentes procesos que ocurren en las reacciones qumicas. Determinar experimentalmente el calor de fusin del hielo Determinar la cantidad de calor de neutralizacin. Determinar el calor latente de mezcladoMATERIALES Y EQUIPOS.

Vaso Precipitado de 250ml (02) con suficiente hielo picado en trocitos.

Termmetro de Bulbo de Mercurio. Balanza Analtica.

Cilindro Graduado de 250ml . Hielo

Toallas de papel Probetas de 50, 100ml y 250 ml Acido clorhdrico 37% Hidrxido de sodio lentejas Agitador de vidrio Metanol

Agua destilada

Tubos de ensayo

EXPERIENCIA #01CALOR LATENTE DE FUSION DEL HIELOPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

Agregue 200 ml de agua a 30 o 40C al calormetro, espere que el sistema est en equilibrio trmico.

Anote la temperatura inicial del agua y regstrela como T1. Adicione 100 g de hielo previamente secado con toalla de papel al calormetro con agua y homogenice la mezcla. Cuando todo el hielo se haya fundido, mide la temperatura

Registre la temperatura T2 ms estable de la mezcla hielo y agua despus de algunos minutos.

Figura #03. Calor de fusin del hieloEXPERIENCIA #02MEDIDA DE LA ENTALPIA DE NEUTRALIZACIN DEL HCL CON NAOHPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En un vaso de precipitados de 100ml coloque 30 ml de agua destilada. Posteriormente adicione gota a gota y agitando 4 ml de HCL concentrado

Si el vaso se calienta mucho espera unos minutos antes de seguir agregando el HCl. Esta ser su solucin 1 determine su temperatura. Pese 4 g de NaOH en la balanza analtica y disulvelos en 30 ml de agua destilada. Espere unos minutos Esta es la Solucin 2, determine la temperatura de la solucin. En uno de los tubos mezcla 5 ml de la solucin 1 y 5 ml de la solucin 2, agite ligeramente y determine su temperatura y antela

En otro tubo mezcla 5 ml de la solucin 1 y 10 ml de la solucin 2, agite ligeramente y determine su temperatura y antela En otro tubo mezcla 10 ml de la solucin 1y 10ml de la solucin 2, agite ligeramente y determine su temperatura y antelaEXPERIENCIA #03MEDIDA DE LA ENTALPIA DE MEZCLADO DEL SISTEMA AGUA-METANOLPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Mide 25 ml de agua en cada una las probetas de 25 ml.

Vaca el contenido de las dos probetas en la probeta de 50 ml bien seca. Observa y anota si el volumen del agua en la probeta de 50 ml.

Seca las probetas de 25 ml y en una de ellas mida 25 ml de agua y en el otro 25 ml de metanol. Mide su temperatura.

Vaca el contenido de las dos probetas en la probeta de 50 ml bien seca. Mide la temperatura de la mezcla y anota el volumen si no es el mismo que el del punto.

REVISIN BIBLIOGRFICA

Investigar sobre los siguientes aspectos: Procesos endotrmicos y exotrmicos Calor latente

Calor de neutralizacin

Calor de mezclado Leyes de la termodinmica

Entalpia

Calormetro

Tipos de calormetroRESULTADOS Y CLCULOS:

Experimento #01 De qu consta el sistema?

Discuta si la fusin del hielo es un proceso exotrmico o endotrmico Discuta cual ley de la termodinmica se demuestra en dicha experiencia? Determine y discuta la entalpia de fusin del hielo. Comprela con el reportado en la bibliografa Calcule el calor de fusin del hielo sabiendo que:

mA= masa de agua; mH= masa de Hielo ; T1= temp inicial de agua; T2= temperatura final del agua ; L= Calor latente de fusin del hieloK = capacidad calrica del calormetro = 21,62 cal/g.C En la siguiente tabla, se proporcionan los datos referentes a los cambios de estado de algunas sustancias.

SustanciaT fusin CLf 103 (J/kg)T ebullicin CLv 103 (J/kg)

Hielo (agua)03341002260

Alcohol etlico-11410578.3846

Acetona-94.39656.2524

Benceno5.512780.2396

Experimento #02.

Escriba la reaccin involucrada Discuta estamos en presencias de sistemas de tipo endotrmico o exotrmico?.

Determine la entalpia de neutralizacin para cada uno de los diferentes sistemas. Discuta Si la reaccin es la misma en los tres casos, por qu el cambio de entalpia no es el mismo en los tres casos? Discuta la variacin de cantidad de sustancia influye directamente en la transferencia de calor de los sistemas.

Calcule la entalpia de neutralizacin sabiendo que:Qn= Cagua*(macido + mbase)* TmA= masa de acido; mb= masa de base ; T= T2 T1; Q= Calor latente de neutralizacin.

Entalpia : H = Q/n

Experimento #03 Discuta Estamos tratando de un proceso exotrmico o endotrmico. Determine y discuta el valor de entalpia de mezclado obtenido. El volumen de la mezcla metanol agua es igual al volumen del agua y del metanol antes de mezclarlos? Si no es as, explica porqu?BIBLIOGRAFA Frank P. Incropera Y David P. de Witt Fundamentos de Transferencia de Calor. Cuarta Edicin. Prentice Hall.

LEVINE, I. N., Fisicoqumica. 4ra Edicin. Editorial McGraw-Hill. 1990, cap 1-2 Mxico Marn &Prutton., Fundamentos de Fisicoqumica., editorial Limusa ,1995, cap 03-04 Mxico Farrington D. Y Alberty R. , FISICOQUIMICA, 4ta ediccion, editorial. CEOSA, impresin, Mxico cap 01

Koshkin N. I., Shirkvich M. G.. Manual de Fsica elemental, Edt. Mir (1975) pgs. 74-75.

PRCTICA 3DETERMINACION DE LA VARIACION DE LA TEMPERATURA DEL SISTEMA FENOL-AGUAINTRODUCCIN.

La miscibilidad se refiere a la propiedad de algunos lquidos para mezclarse en cualquier proporcin, formando una solucin homognea.La temperatura influye sobre la miscibilidad parcial de los lquidos en forma diferente. Al igual que en el caso de la solubilidad de slidos, la solubilidad de un lquido en otro lquido aumenta generalmente al aumentar la temperatura, con lo cual los lquidos se hacen ms miscibles. A pesar de que el fenol es un slido a temperatura ambiente la disolucin saturada de agua en fenol es lquida. La curva se interpreta de la forma siguiente. Al aadir cantidades sucesivas de fenol al agua a 20 C, todo el fenol se disolver hasta que alcance la composicin representada por el punto A (aproximadamente un 8% de fenol y un 92% de agua). Una nueva adicin de fenol produce una separacin en dos capas del lquido cuyas composiciones vienen representadas por los puntos A y B.OBJETIVOS.

Determinar la temperatura critica del sistema fenol- agua a diferentes concentraciones. Representar la curva de miscibilidad para el sistema fenol-agua.MATERIALES Y EQUIPOS. 10 tubos de ensayo 25ml transparentes con tapn de rosca 1 vaso de precipitados 600 ml

Pinzas 3 dedos

Soporte universal Manta de calentamiento 2 vasos de precipitados 100 mL 1 pipeta graduada 5 ml 1 pipeta graduada 10 ml 1 varilla agitadora Fenol Termmetro de bulbo de Mercurio. Mechero.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1) Se dispone de un conjunto de tubos de ensayo con tapn de rosca, cada uno de los cuales contiene las siguientes cantidades de Fenol y agua:

Tubo n 1 2 3 4 5 6 7 8

Fenol (g) 1 2 3 3.5 4 5 6 7

Agua (mL) 9 8 7 6.5 6 5 4 3

Fenol-agua Temp. critica reportada(C) 65,85

2) Una vez cerrados los tubos de ensayo, se colocan suspendidos en un vaso de precipitados, que contiene agua. 3) El vaso de precipitados se sita sobre un agitador calefactor, y se dispone en su interior un termmetro que permita realizar lecturas con una precisin no inferior a 0.1 C. 4) Se calienta al agua del vaso, procurando durante esta operacin agitar el tubo de ensayo que se halla suspendido en el agua; procediendo con cuidado se anota la temperatura a la que justo se aclara el lquido que hasta entonces tena una apariencia lechosa. El procedimiento se repite para cada tubo.Consideraciones:

Esta temperatura se puede observar de nuevo cuando reaparece la turbidez al enfriarse el lquido y esta ltima lectura es quizs ms exacta que la primera.

El resultado que se obtenga puede diferir de 66C, en parte debido a que una temperatura de miscibilidad medida bajo presin en un tubo cerrado difiere ligeramente de la temperatura correcta medida a presin atmosfrica.REVISIN BIBLIOGRFICA

Investigar sobre los siguientes aspectos: Solubilidad de pares lquidos parcialmente miscibles lquido-vapor

Miscibilidad y inmiscibilidad Regla de las fases

Equilibrio solido-liquido

Fraccin molar

Punto critico o de codisolucion

Diagrama de T vs XsolidoRESULTADOS Y CLCULOS:

Determine las fracciones molares de cada una de las diferentes soluciones

Grfica de la temperatura de miscibilidad vs composicin porcentual de las diversas mezclas. Y el grafico de temperatura vs fraccin molar Discuta el comportamiento de dichas grafica

Justificndose en la grfica anterior, discutir acerca de la idealidad o no idealidad de la disolucin utilizada y su efecto en el diagrama de fases tomando como base las relaciones intermoleculares entre ambos componentes. Identificar en las grficas efectuadas las reas correspondientes a las fases presentes.

Determine la temperatura critica de disolucin del sistema fenol-agua y comparar con el reportado en la literatura.BIBLIOGRAFA

Levine, I. N., Fisicoqumica. 4ra Edicin. Editorial McGraw-Hill. 1990, cap 9 Mxico Marn &Prutton., Fundamentos de Fisicoqumica., editorial Limusa ,1995, cap 08 Mxico Castellan G.W. , Fisicoqumica, editorial. fondo educativo latinoamericano, 11.va impresin, Mxico d.f.

PRCTICA 4 EQUILIBRIO DE UNA MEZCLA BINARIA: LIQUIDO-VAPOR

INTRODUCCIN.

Los diagramas de equilibrio de fases liquido-vapor (temperatura de ebullicin-composicin) de una mezcla binaria muestran las composiciones en el lquido y en el vapor del componente ms voltil en funcin de la temperatura de ebullicin a una presin constante dada. Estos diagramas son de importante utilidad cuando se requiere separar ambos componentes lquidos por destilacin. OBJETIVOS: Construir el diagrama de temperatura de ebullicin en funcin de la composicin de una mezcla de dos lquidos.

Capacitar al alumno para que reconozca, identifique, utilice y adquiera conocimientos de los principios fsico-qumicos asociados a los diagramas de equilibrio de fases ( ELV ),as como comprender aspectos prcticos en la aplicacin sobre unidades de destilacin.OBJETIVOS ESPECIFICOS

Evaluar la idealidad o no idealidad de la disolucin utilizada y su efecto en el diagrama de fases. Analizar el equilibrio de fases lquido vapor de una mezcla binaria a presin constante Determinar una serie de parmetros del sistema estudiado a partir de su diagrama de temperatura de ebullicin-composicin, as como la composicin y la temperatura azeotropica del mismo.MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS A UTILIZAR :

Picnmetro con termmetro de 50 ml Cilindro graduado de 100 ml.

Balanza analtica

Termmetro

Beaker de 100 ml Baln de destilacin ( B ) de 100 ml Unidad refrigerante ( C ). Dispositivo recolector de condensado. Incluye un tubo T abierto a la atmsfera y conexin con liquido del baln B Plancha manta de calentamiento Agua Destilada

EXPERIENCIA # 1Al estudiante le sern dados con antelacin los componentes del sistema, de tal manera que efectu los clculos para la realizacin de una curva de calibracin de (densidad) vs XA (composicin del componente voltil)

Mezclas azeotropicasPto Eb

(C)Pto Eb Az (Ca)ComposicinDensidad

(g/ml)PM(g/mol)

Acetona

Hexano56,2

6949,833

670,791

0,65958,08

88,16

Agua2-propanol100

8388,1028721,000,78618

60

Etanol

Agua78,4

10078,1595

50,810

1,046,07

18

Acetona Cloroformo 56,261,2664,720800,791

1,49858,09119,38

curva de calibracin

densidad de solucin vs fraccin molar

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Medir la densidad de las siguientes soluciones utilizando un picnmetro a temperatura ambiente. Recuerde anotar la tara, el volumen y la incertidumbre del instrumento.Mezcla N123456789

A Comp. Voltil(ml )51015202530354045

B Comp. Menos voltil(ml)45403530252015105

No olvide medir densidad a cada sustancia pura. Organice los datos desde el componente ms liviano hasta el ms pesado pasando por sus mezclasConsideraciones: Construya la grfica densidad fraccin molar Utilizando el mtodo numrico de mnimos cuadrados , linealice y determine la ecuacin que relaciona (XA vs densidad )

EXPERIENCIA # 2DIAGRAMA DE FASES LQUIDO - VAPOR PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL1. Armar el equipo de destilacin. Ver figura 42. Colocar una mezcla de 80 ml del compuesto A (Comp. Mas voltil) en el baln destilacin.3. Colocar entre 3 a 5 perlas de ebullicin.4. Ajuste el restato de la manta de calentamiento a un mximo de 80% de voltaje.

5. Llevar la mezcla anterior a ebullicin y anotar el punto de ebullicin del componente puro.6. Tomar una muestra del destilado (vapor) y remanente del lquido del baln, y determinar sus densidades con un picnmetro. Recuerde anotar la tara, el volumen y la incertidumbre del instrumento.

7. Devuelva la muestra de remanente lquido al baln destilacin y guarde la muestra de destilado.

8. Agregar al baln de destilacin 6,5 ml de agua. Llevar la mezcla a ebullicin y anotar el punto de ebullicin, Tomar una muestra del destilado (vapor) y remanente del lquido del baln, y determinar sus densidades.

9. Devuelva la muestra de remanente lquido al baln destilacin y guarde la muestra de destilado. Repita el paso 8 dos veces mas.10. Agregar al baln de destilacin 8 ml de agua. Llevar la mezcla a ebullicin y anotar el punto de ebullicin, Tomar una muestra del destilado (vapor) y remanente del lquido del baln, y determinar sus densidades.

11. Devuelva la muestra de remanente lquido al baln destilacin y guarde la muestra de destilado. Repita el paso 10 dos veces mas

12. Agregar al baln de destilacin 10 ml de agua. Llevar la mezcla a ebullicin y anotar el punto de ebullicin, Tomar una muestra del destilado (vapor) y remanente del lquido del baln, y determinar sus densidades.

13. Repetir el procedimiento hasta obtener los datos necesarios para la primera parte del diagrama de fases del sistema (hasta que la densidad del destilado sea igual a la del lquido remanente).

14. Limpiar el equipo y repetir el procedimiento, con una mezcla inicial de 80 ml del compuesto B

Figura #04 montaje de destilacin simple

Importante: los colectores de muestras deben mantenerse en bao de hielo para evitar evaporaciones inconvenientes. Para la toma de muestra, se abre con mucho cuidado una llave por vez y se descarga unos pocos mililitros de lquido. Se cierra rpidamente el frasco con la muestra y se le mantiene en el bao de hielo hasta la determinacin de la composicin. Se toma una porcin del lquido recogido y se determina su densidad con picnmetro. Se lee la composicin de la mezcla haciendo uso del grfico densidad vs XA . Considerando que la capacidad del picnmetro es 50 ml, se puede utilizar un cilindro graduado de 10 ml tomando una alcuota de 5ml y determinando su densidad.

Importante: Considerando que la curva de calibracin densidad- XA est elaborada a una temperatura, que criterio metodolgico se debera implementar para evitar el error cometido al medir la densidad de soluciones , siendo sta dependiente de la temperatura y distinta a la de la curva.

REVISIN BIBLIOGRFICA

Investigar sobre los siguientes aspectos:

Equilibrio de fases lquido-vapor

Destilacin y Separacin por destilacin

Soluciones ideales y no ideales Ley de Raoult y sus desviaciones

Ley de Henry Azetropos

Regla de las fases

Temperatura de ebullicin

Volatilidad

Diagramas de P y T vs X.RESULTADOS Y CLCULOS: Grfica de la curva de calibracin de densidad de la mezcla a las diferentes concentraciones vs fraccin molar del compuesto ms voltil. Grfica experimental del diagrama de fases con fraccin molar del compuesto ms voltil vs temperatura. Discuta el comportamiento de dichas grafica Graficar T vs X(liquido) y T vs X(vapor) Realice el diagrama de Mc Cabe Thiele : Xvapor vs X Liquido Grfica terica del diagrama de fases con fraccin molar del compuesto ms voltil segn la ley de Raoult.

Justificndose en la grfica anterior, discutir acerca de la idealidad o no idealidad de la disolucin utilizada y su efecto en el diagrama de fases tomando como base las relaciones intermoleculares entre ambos componentes. Calcule la energa de intercambio para el Azetropo U donde es la temp. de Azetropo (justifique que representa dicho valor)

U= (RTA/2XA -1)Ln(PA/PB) Calcule la volatilidad y la desviacin porcentual(D), en el azeotropo y en X=0,50 usando:

= (PAXB)/(PBXA) = YA(1 -XA)/ (1 -YA)X AD= |P/ (XAPA + XBPB)|- 1Calculo de PLog P = A 0,2185B(1/T)

B= HVap A= 0,2185B/TVap Justifique y explique que indican los valores de volatilidad y de desviacin porcentual con el valor del Azetropo reportado en la bibliografaBIBLIOGRAFA

LEVINE, I. N., Fisicoqumica. 4ra Edicin. Editorial McGraw-Hill. 1990, cap 12 Mxico Daniels, F Alberty., Fisicoqumica 1era edicin publicacin en espaol, editorial continental S.A Mxico Marn &Prutton., Fundamentos de Fisicoqumica., editorial Limusa ,1995, cap 08 MxicoPRACTICA 5REFRIGERACION Y LICUEFACCION. ( 5h)

OBJETIVOS:

Estudiar y analizar los procesos de refrigeracin y licuefaccin. Capacitar al alumno para que reconozca, identifique y utilice los principios termodinmicos asociados a un ciclo de refrigeracin por compresin de vapor y licuefaccin , as como los aspectos prcticos de un sistema de refrigeracin domestico.

EXPERIENCIA # 1

Ciclo de refrigeracin por compresin de vapor

OBJETIVOS DE LA PRCTICA Mostrar la instrumentacin tpica de los sistemas de refrigeracin y bomba de calor: cambiadores de calor, compresores, vlvulas, manmetros, etc.

Determinar las caractersticas de los estados termodinmicos en el sistema de refrigeracin de acuerdo a mediciones hechas en el equipo de refrigeracin.

Representar en el diagrama T-S, y P-H el ciclo de refrigeracin estndar y real de funcionamiento.

Evaluar la eficiencia de refrigeracin a travs de la determinacin del coeficiente de operacin real ( COP ) y coeficiente de operacin de Carnot.

Obtener conclusiones y formular recomendaciones sobre el funcionamiento y comportamiento del refrigerante en el compresor.

MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR: Compresor mecnico hermtico

tuberas, serpentines

cambiadores de calor

vlvula de tubo capilar

instrumentos de medicin ( presin y temperatura )

control (de presin mxima), si es necesario

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Identificacin de componentes e interfaces (mecnicas, elctricas, trmicas).

Comprobar las condiciones iniciales: est todo atemperado y parado?

Poner 1 kg de agua en cada envase depsito. Verifique cada deposito tenga un termmetro para la medicin de temperatura correspondiente.

Enchufar el compresor del equipo. Qu componentes consumen energa? En qu se transforma la energa consumida?

Que presin observa en los manmetros? Cmo medir la temperatura de los depsitos de agua?

Anotar en la Tabla elaborada por grupos, los valores de las presiones (cuidado de no confundir absoluta y relativa): p1 y p2. Ntese la importancia de la toma de datos

Conectar el equipo (bomba de calor) y anotar cada minuto las presiones p1 y p2, igual las temperaturas del condenador y evaporador

Cuando la presin de alta llegue a 1,7 MPa, el presostato de seguridad desconectar la bomba (habrn pasado unos 15 min) apagar el compresor.

REVISIN BIBLIOGRAFICA

Procesos de Refrigeracin : Compresin con vapor, absorcin , licuefaccin Bomba de calor

Ciclos de Refrigeracin. Ciclo de Carnot, diagramas, Eficiencia del ciclo

Calor latente, calor sensible. Calor de condensacin y evaporacin

. Entalpa, Entropa. Ecuaciones

Mezcla liquido - vapor : liquido saturado, vapor saturado, vapor sobrecalentado Diagramas T-S, P-H

Refrigerantes : tipos, seleccin CALCULOS Y RESULTADOS

Con base en los datos obtenidos:

Preparar una tabla con las medidas manuales y clculos:

Las presiones medidas, las entalpas, entropas y temperaturas que corresponden a un sistema ideal de refrigeracin. Compare con los valores medidos.

Estado

T (C)

P (kPa)

H (kJ/kg)

S (kJ/kg K)

P man ( )

Llene la siguiente tabla luego de la investigacin respectiva :Flujo

MsicoPotencia de

CompresinEfecto del refrigeranteen el evaporadorToneladas de

RefrigeracinCalor de CondensacinCOP

Formula

Representar grficamente el ciclo de refrigeracin sobre diagramas T-s, P-h con los datos que se obtuvieron para cada estado termodinmico del ciclo, indicando el proceso que corresponde a cada componente.

Representar grficamente el rendimiento Eficiencia del ciclo. Ntese que, como el equipo se ha usado a la vez para producir fro y calor (Bomba de calor) no es sencillo definir una eficiencia de bombeo trmico

Representar grficamente el calor intercambiado en los serpentines en funcin de su cambio trmico.

Nota.- La determinacin del caudal msico de refrigerante, a falta de rotmetro deber realizarse tericamente a partir de las caractersticas del motocompresor.

Fig. 5. Bomba de calor.BIBLIOGRAFA Marn & Prutton., Fundamentos de Fisicoqumica., editorial Limusa ,1995, pg. 65-66 Mxico Howell J. y Buckies R., Principios de termodinmica., 1ra Edicin. Editorial McGraw-Hill. 1990, pg. 241-246, 329-340. Mxico Rodrguez J., Introduccin a la termodinmica, 1ra Edicin , Universidad Tecnolgica Central.cap. 10 Smit , Van Ness y Abbot, Introduccin a la Termodinmica en la ingeniera qumica, 5ta Edicin , Editorial McGraw-Hill. 1990, pg. 336-351. Mxico EMBED Equation.DSMT4

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