PRACTICA 2

CAPACIDAD CALORIFICA Y CALOR DE NEUTRALIZACINDurante el desarrollo de esta prctica se lograron los siguientes objetivos:

OBJETIVO GENERAL1.- El alumno determinar experimentalmente la capacidad calorfica de un calormetro.2.- El alumno determinar experimentalmente la entalpa molar de reaccin para un par cido fuerte base fuerte (calor de reaccin de neutralizacin a presin constante).

RESUMENEsta prctica hace referencia al tema de termoqumica, principalmente al anlisis del calor y su transferencia. En el laboratorio se llevo a cabo un experimento con el objetivo de conocer el calor de neutralizacin de la siguiente reaccin qumica:

Lo primero que hicimos fue determinar la constante del calormetro que se empleo en la prctica, para lo cual realizamos un anlisis trmico de la transferencia de calor entre agua a diferentes temperaturas.Posteriormente se llevo a cabo la reaccin de neutralizacin entre un cido fuerte (HCl) y una base fuerte (NaOH), a presin constante. Se tom nota de las temperaturas inciales de los reactivos, as como de la temperatura de equilibrio. Tambin se midi la masa de la solucin resultante y se realizaron clculos a fin de conocer: el calor de neutralizacin y la entalpa molar de neutralizacin.

INTRODUCCIN

CAPACIDAD CALORFICAEs la cantidad de energa necesaria para aumentar 1K la temperatura de una sustancia. La Capacidad Calorfica C de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como un efecto de Inercia Trmica. Est dada por la ecuacin:

C = Q/T [J/K]

donde C es la capacidad calorfica, Q es el calor y T la variacin de temperatura.

Se mide en julios por kelvin (unidades del SI).

La capacidad calorfica C va variando segn la sustancia, su relacin con el calor especfico es:

C = c . m

En donde c es el calor especfico, y m la masa de la sustancia considerada.Igualando ambas ecuaciones, procedamos a analizar:

Q/T = c * m

De aqu es fcil inferir que aumentando la masa de una sustancia, aumentamos su capacidad calorfica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura. Un ejemplo de esto se puede apreciar en las ciudades costeras donde el mar acta como un gran termostato regulando las variaciones de temperatura.

CALOR SENSIBLE

Calor sensible, es aquel que recibe un cuerpo sin cambiar su estado fsico mientras sube su temperatura. En general, se ha observado experimentalmente, que la cantidad necesaria de calor para calentar o enfriar un cuerpo es directamente proporcional a la masa del cuerpo y el nmero de grados en que cambia su temperatura. La constante de proporcionalidad recibe el nombre de calor especfico. El calor sensible se puede calcular por:Qs = HL = L Cp (t1 t2)

En donde Cp es el calor especfico a presin constante, definido como la cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo a presin constante.

Si el proceso se efectuara a volumen constante, entonces el calor sensible sera:

Qs = UL = L Cv (t1 t2)

En donde Cv es el calor especfico a volumen constante. Los calores especficos varan con la temperatura y el estado fsico de agregacin de las sustancias.

CALOR ESPECFICO

El calor especfico o capacidad calorfica especfica, c, de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura en una unidad por unidad de masa, sin cambio de estado:

En donde c es el calor especfico, Q es la cantidad de calor, m la masa y T la diferencia entre las temperaturas inicial y final. Su unidad en el sistema SI es el julio por kilogramo y kelvin, cuya notacin es J/(kgK). Tambin se usa bastante las unidad del sistema tcnico, la kilocalora por kilogramo y grado Celsius y su notacin es: kcal/kgC.

CALOR LATENTE

Calor latente de fusin o calor de cambio de estado, es la energa absorbida por las sustancias al cambiar de estado, de slido a lquido (calor latente de fusin) o de lquido a gaseoso (calor latente de vaporizacin). Al cambiar de gaseoso a lquido y de lquido a slido se devuelve la misma cantidad de energa.

CALOR DE REACCIN

Se llama calor de reaccin a la cantidad de calor liberada o absorbida en una reaccin a la misma temperatura de los reactivos. En una reaccin qumica puede haber una absorcin de energa (reaccin endotrmica) o una liberacin de energa (reaccin exotrmica)

LEY CERO DE LA TERMODINMICA (DE EQUILIBRIO)

"Si dos objetos A y B estn por separado en equilibrio trmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B estn en equilibrio trmico entre s".

Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio trmico entre s estn a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio trmico entre s

REACCIN DE NEUTRALIZACIN

Una reaccin de neutralizacin es una reaccin entre un cido y una base. Generalmente, en las reacciones acuosas cido-base se forma agua y una sal. As pues, se puede decir que la neutralizacin es la combinacin de iones hidrgeno y de iones hidrxido para formar molculas de agua. Durante este proceso se forma una sal. Las reacciones de neutralizacin son generalmente exotrmicas, lo que significa que producen calor.

EL CALORMETRO

El calormetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor especfico de 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 de temperatura, 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 la masa de agua que se comportara igual que el calormetro y que perdera igual calor en las mismas circunstancias. De esta forma, slo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.

MATERIAL UTILIZADO1. 1 Vaso de precipitados de 500 mL.2. 3 Vasos de precipitados de 100 mL.3. 1 Termmetro (-10 a 110 C).4. 1 Tapa de madera bihoradada. 5. 1 Soporte universal con anillo y tela de alambre con asbesto.6. 1 Mechero Bunsen.7. 2 Probetas de 50 o 100 mL.8. 1 Pinza para crisol.9. 1 Varilla de vidrio (agitador).10. 1 Balanza granataria.11. 1 Cronmetro.12. Material aislante de poliestireno expandido.

SUSTANCIAS1. Agua destilada.2. Solucin 1 M de HCl3. Solucin 1 M de NaOH

CUESTIONARIO

1. Qu interpretacin fsica tiene el valor de C del calormetro?es la energa necesaria para aumentar una unidad de temperatura, de una determinada sustancia, en este caso son 2 experimentos uno para obtener el valor del sistema (calormetro) con agua destilada. Y el otro para obtener el calor de neutralizacin.(acido fuerte y base fuerte)

2. Calcule C para 2 calormetros 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. 2mcalorimetro=100gCp aluminio=0.92 j/gcCp vidrio pyrex=0.83 j/gcCv aluminio = mxcp= (100g)( 0.92 j/gc)=92 j/gc Cv vidrio Pyrex=mxcp(100g)( 0.83 j/gc)=83 j/gc

3. Complete la ecuacin de la reaccin de neutralizacin HCL (ac) + NaOH (ac) _____________ + _______________

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

5. Que diferencia existe en trminos de porcentaje , entre el valor obtenido experimental del calor de neutralizacin con respecto al valor terico

6. Que es un proceso endotrmicoReaccin o proceso qumico que absorbe calor. Cuando la variacin de entalpa es positiva, se ha producido un aumento del contenido energtico.

7. Cite cinco ejemplos de aplicacin industrial en los que se manifieste el proceso de transferencia de calor.1.- Saber a qu cierta distancia deben estar objetos con una carga calorfica de otros.2.- En una mquina de combustin, saber que tanto calor puede producir y que material podemos utilizar.3.- En donde pueda haber algn tipo de friccin saber que tanto calor pueda generar.4.- Para ahorrar energa calculando que tanto calor necesita algn objeto o lugar y utilizar el calor, energa generada por algn otro dispositivo.5.- si contenemos en algn recipiente un material caliente debemos calcular como disipar ese calor, tambin que material se puede emplear para contenerlo y que tan grueso debe estar y de ser necesario implementar otro dispositivo para el exceso de calor.

CONCLUSIONESSe determin por medio de las ecuaciones de calorimetra y del razonamiento -Qcedido=QabsorbidoCon sus respectivos valores antes y despus de la reaccin de neutralizacin la constante del calormetroSe observ la creacin de los moles de agua y que la reaccin: NaOHac+HCL formaba Nacl + H20 tambin se calcul la entalpia de la reaccin y en conjuncin se obtuvo el porcentaje de error en el que variaba un poco se pudo concluir que el calor se puede transferir de un cuerpo a otro en el que cuando uno tiene mayor temperatura o menor temperatura en comparacin con otro al mezclarse en el caso de los lquidos se llega a una temperatura de neutralizacin en el que las 2 sustancias adquieren la misma temperatura

BIBLIOGRAFIAQUIMICA GENERAL; RAYMOND CHANG; EDITORIAL MC GRAW HILLFUNDAMENTOS DE QUIMICA GENERAL; EDITORIAL MC GRAW HILLhttp://www.quimitube.com/videos/termodinamica-teori-4-transferencia-energia-en-forma-de-calor-capacidad-calorifica-especifica-y-molar/