Practica No. 1 Lab. Fisicoquímica

PRACTICA 1:

CALIBRACION DE UN CALORIMETRO

Objetivos:

• Determinar la capacidad calorífica de un calorímetro.

• Entender la diferencia entre calor y temperatura.

• Entender el concepto de equilibrio térmico.

Pre-laboratorio:

¿Cuál es la diferencia entre calor y temperatura?

¿Qué es calor especifico?

¿Qué es Capacidad Calorífica?

¿Que es equilibrio térmico?

¿Cuál es la diferencia entre un sistema abierto, uno cerrado y uno aislado?

RECUERDE TRAER UN VASO DE POLIESTIRENO (1 POR PERSONA)

La calibración del calorímetro consiste en determinar la capacidad calorífica que presenta el

conjunto de materiales que forman las distintas partes del calorímetro (vaso calorimétrico, sistema

de agitación, dispositivos de medida de temperatura, recipientes contenedores de reactivos, etc.) y

que van a absorber una parte de la energía térmica suministrada al sistema. Aceptando que las partes

físicas del calorímetro son siempre las mismas, la capacidad calorífica del calorímetro será una

constante propia de cada instrumento.

Esta capacidad calorífica se refiere a la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la

extensión de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius)

Se define calor específico Ce como la cantidad de calor que hay que proporcionar a un gramo de

sustancia para que eleve su temperatura en un grado centígrado. En el caso particular del agua c

vale 1 cal/(g oC) ó 4186 J(kg oK).

El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada

sustancia; por el contrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada

cuerpo o sistema particular.

Fundamento:

Al mezclar 2 cantidades de líquidos a distintas temperaturas se genera una transferencia de energía

en forma de calor desde el más caliente al más frío. Dicho transito de energía se mantiene hasta que

se igualan las temperaturas, cuando se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad

de calor (Q) que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el frío, responde a la

expresión:

Q = mCeΔT

Ecuación 1

Donde;
m = masa en gramos.
Ce = Calor especifico.
ΔT = variación de la temperatura.

Ahora es posible calcular la Capacidad Calorífica (Cc) del calorímetro de acuerdo a la siguiente
formula:

CC = (masa)(Ce)

Ecuación 2

Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura.

Previo a toda experiencia es necesaria su calibración, esto es, determinar su capacidad calorífica.

Para realizar el calibrado, se mezclan cierta cantidad de agua fría con agua caliente y se mide la

temperatura de equilibrio. Durante este proceso una parte de la energía cedida por el agua caliente

es absorbida por el agua fría, que eleva su temperatura desde T2 a Te. En consecuencia, como en el

calorímetro reproducen perdidas mínimas de energía con el ambiente, se puede escribir de la

siguiente forma:

QH2Ocaliente + Qcalorimetro + QH2Ofria = 0

En la cual al momento de sustituir Q según la ecuación 1, quedaría de la siguiente forma:

(mH2O Caliente)(Ce)(Tf-To) + (CcCalorimetro) (Tf-To) + mH2O Fría(Ce)(Tf-To) = 0

Ecuación 3:

Materiales/Reactivos

1 Agitador magnético

1 Soporte universal

2 Termómetros calibrados

1 Estufa con agitación

2 Vasos de poliestireno (duroport)

1 Beaker de 250 ml

PROCEDIMIENTO:

1. Pesar el calorimetro (vaso de poliestireno o termo) e identificarlo.

2. Verter en el calorímetro 100 gramos de agua a temperatura ambiente. Introducir un agitador

magnético.

3. Armar el dispositivo de medición.

4. Calentar en un beaker aproximadamente 200 mL de agua a 60°C. Cuando el agua llegue a

la temperatura fijada pesar con exactitud 100 gramos. Nota: Colocar el recipiente con agua

caliente sobre una plancha u otro vaso de poliestireno previamente tarado para evitar

contacto directo con el plato de la balanza.

5. Colocar los 100 gramos de agua caliente pesada en el otro calorímetro.

6. Realizar lecturas de la temperatura de cada una de las masas de agua a intervalos de 1

minuto durante 5 minutos.

7. En el minuto 6 mezclar ambas masas de agua, vertiendo el agua caliente dentro del

calorímetro con el agua fría.

8. En el minuto 7 continuar con las lecturas de temperatura y tiempo para la mezcla hasta que

se alcance el equilibrio térmico o, en otras palabras, hasta obtener tres lecturas sucesivas

idénticas.

9. Detener la agitación, retirar el termómetro del calorímetro y vaciar su contenido.

10. Repetir el procedimiento 2 veces más.

11. Determinar la capacidad calorífica (Cc) del calorímetro a partir de los datos experimentales

mediante la ecuación 3.

12. Guardar el calorímetro para la siguiente práctica.