NOMBRE DE LOS INTEGRANTES

ALONSO REYES YARA ITZEL ANGELES QUITERIO MIRIAM YANET CUETO CEPAHUA ESMERALDA JAZMIN LOPEZ GARCIA JUDITH ORDAZ LOPEZ JONATHAN MICHEL

PERIODO ESCOLAR FEBRERO-AGOSTO GRUPO 5 B

NOMBRE DEL DOCENTE ING : JOEL DE LA ROSA ARMAS

FISICOQUIMICA I

INGENIERA QUIMICA

PRACTICA No 2: DETERMINACIN DE

CAPACIDAD CALORFICA.

INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE

COATZACOALCOS

INGENIERIA QUIMICA

DETERMINACIN DE CAPACIDAD CALORFICA.

PRCTICA NO. 2

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.mo1- 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.

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO

INGENIERIA QUIMICA

MATERIAL Y EQUIPO

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO

INGENIERIA QUIMICA

DIAGRAMA DE FLUJO V

Valor equivalente en agua

Destapar el calormetro y adicionar 150 ml de agua a 25 C; obtener la temperatura en el termmetro (T1)

En un vaso agregar agua a 40C,Introduce una probeta que contenga 50 ml de agua. Colocar el termmetro dentro de la probeta y agitar hasta obtener una temperatura constante (T2)

Retirar el termmetro, leer el volumen del agua y suministrar al calormetro; agitar y registrar la temperatura (T3).

Calcular la capacidad calorfica (C) del calormetro

INICIO

FIN

En un tubo de ensaye, seco y limpio, introducir 10 g de granalla de estao

Colocar durante 10 minutos el tubo con un tapn en un vaso de 500 ml, que contenga agua hirviendo. Anotar la temperatura (T4) del agua en ebullicin.

Eliminar previamente el agua del experimento anterior y de secar bien el sistema

Retirar la tapadera del calormetro y suministrar, lo ms rpidamente posible, el slido metlico del tubo de ensaye; tapar el calormetro, agitar y anotar la temperatura (T5)

Calcular el calor especifico del slido metlico (Cp)

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO

INGENIERIA QUIMICA

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 metlico

1. 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.

JUDIT LOPEZ GARCIA

INGENIERIA QUIMICA

MARCO TEORICO

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

Capacidad calorfica: Es la cantidad necesaria para aumentar su temperatura 1C. Es el producto de su masa por su calor especfico.

Calor especfico: Es la cantidad de calor que se requiere para aumentar 1C la temperatura de 1gr sin que cambie su estado fsico. 2. Qu tipo de propiedad son la capacidad calorfica y el calor especfico? Por

qu?

Son propiedades fisicoqumicas, porque son diferentes para cada uno del estado slido, lquido o gaseoso 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.

Segn la relacin:

1 At-g (Sn) = 10 g (Sn) 6,022 x 1023 tomos de (Sn)

Vemos que: 6,022 x 1023 tomos de (Sn) pesa 10 gramos.

Aplicando una regla de tres simple:

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO ESMERALDA JAZMIN CUETO CEPAHUA

LOPEZ GARCIA JUDITH

INGENIERIA QUIMICA

X = 10 / 6,022 x 1023 = 1.6605 x 10-23 gramos = 1.6605 x 10-23 uma

Sn= 118,69 uma

6. Convertir el calor especfico obtenido experimentalmente del slido metlico a unidades del sistema ingls y del sistema internacional. Qu puede concluirse al respecto?

Cp= 1.75 cal/gr*C SISTEMA INTERNCIONAL 1 KJ/Kg*C= 0.23885 Btu/lbm*F SISTEMA INGLES

Conclusin= Al momento de convertirlos a diferentes sistemas puede haber margen de error en la operacin 7. Mencione algunas de las aplicaciones del calor especfico.

Con el calor especifico podemos determinar si el proceso que se efecta es a volumen o presin constante, designndose Cv y Cp ; si sus calores varan en funcin de la temperatura.

1.75 cal/gr*C 4.1868 KJ

1 cal

1000 gr

1 Kg = Cp

Cp= 7,326.9 KJ/Kg*C

Cp= 7,326.9 KJ/Kg*C 0.23885 Btu/lbm*F = 1750. 030 Btu/lbm*F 1 KJ/Kg*C

10 gramos

X gramos

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO

INGENIERIA QUIMICA

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.

INGENIERIA QUIMICA

DESARROLLO DE LA PRCTICA

CAPACIDAD CALORIFICA

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO

FIGURA 1

En esta figura se muestra a la compaera tomando lectura de la temperatura del agua aadida en el calormetro para obtener una temperatura constante y con esto obtenemos T1

FIGURA 2

Continuando con la prctica, vertimos en el vaso de precipitado 150 ml de agua, se coloc el recipiente sobre el mechero y aumentamos la temperatura del agua a 40 C aproximadamente.

FIGURA 3

Cuando obtuvimos los 40 C en el agua (fig.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

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO JONATHAN MICHEL ORDAZ LOPEZ

ESMERALDA JAZMIN CUETO CEPAHUA

INGENIERIA QUIMICA

FIGURA 4 FIGURA 5

Retiramos el termmetro de la probeta y suministramos rpidamente el agua dentro del calormetro, de nuevo agitamos el agua y registramos la temperatura, como se muestra en las figuras, y as obtuvimos la temperatura T3. Una vez obtenidas las temperaturas continuamos con el siguiente punto que es despejar C (capacidad calorfica) de la formula.

MIRIAM YANET ANGELES QUITERIO JONATHAN MICHEL ORDAZ LOPEZ

ESMERALDA JAZMIN CUETO CEPAHUA

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CALOR ESPECFICO

FIGURA 6

Se pesaron 10 gr de granalla de estao & se introdujeron en el tubo de ensayo, se tap con un tapn de corcho de la misma medida para evitar prdidas durante el proceso

FIGURA 7

Continuando la prctica, ahora pusimos el tubo de ensaye con el metal previamente tapado, dentro del vaso de 500 ml con agua hirviendo durante 10 min. En la figura el compaero sostiene el tubo con las pinzas para que este no toque e fondo del vaso Nota: Para la T4 solo utilizamos la temperatura del agua en ebullicin

YARA ITZEL ALONSO REYES JUDITH LOPEZ GARCIA

INGENIERIA QUIMICA

FIGURA 8

Una vez que pasaron los 10 mn, se vaco el contenido del tubo dentro del calormetro, teniendo cuidado de que no entre ninguna cantidad adicional de agua, tapamos el calormetro, agitamos y anotamos la temperatura mxima leda en el termmetro para obtener laT5. Una vez obtenidas las temperaturas, se realizara la ecuacin para calor especfico.

YARA ITZEL ALONSO REYES JUDITH LOPEZ GARCIA