Se puede medir el equivalente eléctrico del calor utilizando la transformación de energía eléctrica en térmica.

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Belén Río Vega
hace 6 años
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UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE QUIMICA ÁREA FISICOQUÍMICA Practicas de Laboratorio de Termodinámica Química Practica: Determinación

1 UNIVERSIDAD DEL CAUCA FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES, EXACTAS Y DE LA EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE QUIMICA ÁREA FISICOQUÍMICA Practicas de Laboratorio de Termodinámica Química Practica: Determinación del calor especifico de los Líquidos. (Efecto Joule) Guía No: 05 Páginas: 1 a 4 1. INTRODUCCIÓN Para la medición calorimétrica del calor específico de un líquido se emplea un sistema de calentamiento similar al empleado en la practica de determinación del Efecto de Joule, en el cual como sistema calefactor se emplea un bombillo. Como fuente de corriente puede servir una fuente de poder con un voltaje estabilizado, o la corriente eléctrica de una toma. La caída de potencial en el bombillo U se mide con un voltímetro, y la corriente I con un amperímetro. Si la resistencia del voltímetro no es lo suficientemente grande en comparación con la resistencia del calentador y de los alambres de conducción, a través del calentador va una corriente I = I A V / Rl, donde I A y V son los reportados por el amperímetro (A) y voltímetro (B) R B es la resistencia del voltímetro. La continuidad del calentamiento se mide con un cronómetro con exactitud de un segundo. Teniendo en cuenta la ley de Julio-Lenza el calor entregado al sistema es igual H = W = V I t, donde t es el tiempo de calentamiento ( s). Para todas las mediciones debe ser idéntico. El experimento consiste en la medida del calor específico del calorímetro (la constante del mismo) y el correspondiente calor específico del líquido estudiado. C B es el calor específico de todos los componentes del calorímetro sin líquido.. A partir del calor que recibe el agua en calorías y la energía que proporciona la resistencia eléctrica en joules podemos conocer el equivalente eléctrico del calor. Se puede medir el equivalente eléctrico del calor utilizando la transformación de energía eléctrica en térmica. La energía eléctrica W generada al cabo de un tiempo t, es: W = V I t V: voltaje, I, intensidad t, tiempo. Esta energía se transforma en calor. La cantidad de calor generado en el tiempo t se invierte en elevar no sólo la temperatura del agua sino también la de las paredes del recipiente y otros elementos del calorímetro. Otra parte del calor es emitido por radiación al exterior. Si la temperatura inicial es T 1 y la final T 2, entonces: q p = H = m 1 c 1 T = C T Donde se debe tener en cuenta el calor absorbido por el calorimetro.

2 Elaborado por: Revisado Por: Jefe Unidad de Àrea Presidente Comité de Plan Coordinador Comité Desactivación Residuos Químicos Aprobada por: Presidente Comité Técnico Ambiental Rector Fecha de Aprobación: Determinación del calor especifico de los líquidos..2/4 2. OBJETIVOS Determinar el valor de los calores de varios líquidos problema. 3. CONSULTAS PRELIMINARES 3.1. Calor especifico de las sustancias Capacidad calorífica de las sustancias Dependencia del calor especifico y capacidad calorífica de la temperatura. 4. MATERIALES MATERIAL Vaso de precipitado 100 ml 2 Vaso de precipitado 200 ml 2 Vaso de precipitado 600 ml 1 Probeta de 50 ml 1 Pipeta de 10 ml 1 Pinza de madera Frasco lavador 1 Termómetro de alta sensibilidad 1 Espátula pequeña 1 Varilla de agitación 1 Alambre de cobre No metros Bombillo (pequeño) 1 Roseta para el bombillo 1 Enchufe 1 5. REACTIVOS SUSTANCIAS* Agua destilada Anilina Glicerina Aceite de Castor Aceite Comercial Hielo *Remitir al manual de protocolo de riesgo/ seguridad y fichas técnicas de seguridad. 6. EQUIPOS EQUIPOS* Balanza Analítica 1 Balanza gramera 1 Fuente de Poder 1

3 Calorímetro 1 Cronómetro. 1 Plancha de Calentamiento (opcional mechero ) 1 Amperímetro Voltimetro 1 Remitir al manual de protocolo de calibración de equipos Determinación del calor especifico de los líquidos..3/4 7. PROCEDIMIENTO A Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro. 7.1 En un vaso de precipitados de 200mL adicione 50 ml de agua a temperatura ambiente y colóquelo en dentro del calorímetro. Vuelva a medir la temperatura del agua. 7.2 Caliente 50 ml de agua hasta 30 o C. Agregue estos 50 ml al agua fría que tenia en el calorímetro, de manera simultanea tápelo y registre temperatura cada diez segundos, durante varios minutos. El sistema debe estar siempre en agitación para garantizar una temperatura uniforme. (Todos los elementos que empleara en la practica deben estar dentro del calorímetro al realizar esta medición: agitador, bombillo o resistencia etc.). 7.3 Repetir la experiencia aumentando la temperatura cada vez 10 o C hasta que llegue a 80 o C. (Recuerde mantener siempre un vaso con 50 ml de agua en el calorímetro a la temperatura ambiente). 7.4 En el transcurso de la etapa principal se continúa tomando los datos del termómetro y algunas veces se comprueba los datos del amperímetro y el voltímetro. B Determinación del calor especifico de los líquidos. 7.5 El profesor le entregara un liquido conocido y un liquido desconocido para que les determine el calor especifico En el mismo sistema previamente armado con el bombillo. Agregue la solución de estudio. Esta deberá cubrir el bombillo completamente. ( Es importante que el bombillo no este pintado) adicionalmente que el liquido que se plantee medir no sea visiblemente afectado por la corriente eléctrica ya que en los bornes descubiertos se pueden dar procesos de electrolisis Antes de comenzar el calentamiento la sustancia de estudio debería estar unos grados por debajo de la temperatura ambiente. Situación que se logra con un baño de termostatico Una vez preparado el sistema, se conecta el sistema a la fuente de corriente. Simultáneamente se le da marcha al cronometro y se mide la temperatura cada dos minutos, hasta que se logre una diferencia de temperaturas de diez grados centígrados a partir de la temperatura inicial. Se desconecta el sistema y se toma el tiempo. Sin embargo se continua tomando datos de temperatura hasta que esta se estabilice. Esta ultima temperatura fue la que alcanzo el sistema con la corriente entregada al sistema durante los minutos que estuvo conectada a la fuente Para el mismo liquido se vuele a repetir hasta llevar el sitema otros diez grados por encima de la temperatura que había determinado anteriormente Se repiten los dos puntos anteriores. Para lo cual se requiere que se enfríen la sustancia de estudio El mismo procedimiento anterior se emplea para otras sustancias de estudio. Calcular el calor específico (verificar unidades) es la capacidad calorífica del sistema calorimétrica con agua C K,B.

4 H B I B U B t B C K,B = = T B T B Se encuentra la capacidad calorífica del calorímetro C B = C KB - C P H2O 9 H 2 O C = m C P = ms Q = ms T Determinación del calor especifico de los líquidos..4/4 C P es el calor específico del agua 4,1819 J/Kmol a 20ºC. Q = C T. H2O m es la masa del agua del experimento. H 2O Se cambia en el reactor el agua por un líquido (previamente pesado) (500 cm 3 ). Donde C תּ, K - capacidad calorífica del calorímetro con el líquido en estudio g תּ y C תּ, P la masa y el calor específico de líquido en estudio. Cada determinación se repite 2 3 veces, comenzándola en la temperatura alcanzada en el reactor el experimento anterior. El valor medio del calor específico se expresa en Julios / g.k. 8. OBSERVACIONES, CÁLCULOS Y RESULTADOS 8.1. Calcule la capacidad calorífica del calorímetro Realice una grafica temperatura vs tiempo Calcular el calor de los diferentes líquidos problema Compare sus datos con los valores encontrados en la teoría. 9. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS 9.1. Cual es la utilidad de emplear el efecto de Joule en el calorímetro a presión constante? Consulte las frases R y S de los productos químicos empleados en la practica. 10. RECUPERACIÓN, DESACTIVACIÓN Y/O ALMACENAMIENTO TEMPORAL DE LOS RESIDUOS QUÍMICOS 10.1 RECUPERACIÓN 10.2 DESACTIVACIÓN 10.3 ALMACENAMIENTO TEMPORAL

5 NOTA: Lo que no se recupere o se desactive dentro de la practica de laboratorio deberá disponerse dentro de los recipientes de almacenamiento intermediario según la clasificación de segregación establecida. 11. BIBLIOGRAFÍA D Farrington., J.H.Mathews, J. W. Williams, P. Bender, R. A. Alberty Experimental Physical Chemistry, Sexta Edición,, Book Company Inc, Tokio Japon, 1962, pag K.P Mishenko, A.A. Rabdelia, A.M Panamariba, Trabajos prácticos de fisicoquímica, Quinta edicicion, Editorial Professia, San Petersburgo pag: I. Levine, Fisicoquímica, Volumen 1, Quinta Edición, McGRAW-HILL/INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S.A.U., Madrid, 2004, pag: 169, AUTORES Se empleó aceite mineral y glicerina limpias igual en el proceso estas toman cierta coloración amarillenta. Se manejaron temperaturas entre 45 y 35 grados. Aceite mineral AM Aceite de Girasol AG Aceite de Oliva AO Glicerina G G AM AG AO

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