LABORATORIO TERMODINÁMICA Nombre: _______________________________ Curso: ________ Fecha: ___________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ INSTRUCCIONES: La presente guía contiene una serie de actividades que Ud deberá realizar grupalmente, y que serán evaluadas posteriormente mediante un informe de laboratorio. No la pierda ni extravíe. INTRODUCCIÓN El calor es una forma de energía que se transfiere entre cuerpos a distintas temperaturas. Cuando 2 o más cuerpos entran en contacto, transfieren calor entre sí: los cuerpos calientes lo ceden y los fríos lo absorben hasta el momento en que sus temperaturas se igualan, que se denomina “Equilibrio térmico”. La cantidad de calor cedido o absorbido por un cuerpo, se determina como: Q= m c ∆t siendo m= masa, c=calor específico del cuerpo, y ∆t la variación de temperatura. Cuando se tiene un sistema de cuerpos, debe cumplirse la primera ley de la termodinámica, esto es, no se gana ni se pierde energía en el sistema, por lo tanto, la sumatoria total de energía igualará a cero. Puede estudiarse el intercambio de energía en un calorímetro, aparato diseñado para absorber/disipar la menor cantidad de energía posibles del sistema, considerándose un recipiente adiabático. No obstante, debe recordarse que NO EXISTEN en la realidad sistemas que sean verdaderamente adiabáticos, por lo tanto, aunque sea mínima, el calorímetro absorberá una determinada cantidad de calor de las sustancias en él. Para un calorímetro que contenga 2 líquidos en su interior, los intercambios de calor, cumpliendo la primera ley, quedarían de la siguiente forma: con Ck siendo la cantidad de calor absorbido/cedido por el calorímetro. Mediante los despejes matemáticos apropiados, puede encontrarse el valor nominal de Ck, y de este modo “calibrar” para futuras experiencias un calorímetro. Objetivo general: -determinar la capacidad calorífica de un calorímetro. Objetivos específicos: determinar la temperatura de equilibrio de una mezcla de sustancias Aplicar la primera ley de la termodinámica determinando de este modo la capacidad calórica del calorímetro. METODOLOGÍA Caso 1: Tome una probeta, mida 80 ml de agua FRÍA (del grifo), deposítela en un vaso precipitado, y proceda a determinar la temperatura de esta agua con el termómetro. Espere unos 2 minutos para que se alcance el equilibrio térmico, y registre esta temperatura como T1. Luego proceda a depositar con cuidado estos 80 ml de agua en el calorímetro. Tome otra probeta, mida 80 ml de agua CALIENTE, deposítela en un vaso precipitado, y proceda a determinar la temperatura de esta agua con el termómetro. Espere unos 2 minutos para que se alcance el equilibrio térmico, y registre esta temperatura como T2. Con mucho cuidado, deposite el agua caliente en el calorímetro, proceda a cerrar la tapa. Espere unos 2 minutos para que se alcance el equilibrio térmico, y registre esta temperatura como Te Realice una predicción de la temperatura de equilibrio esperada, JUSTIFICANDO su decisión: Predicción: _______________________________________________________________________ RESULTADOS Caso 1 Masa de agua Fría Caliente Temperatura T1 T2 Te= Observe la tabla resumen del caso 1, y compare la temperatura predicha con la temperatura de equilibrio real. ¿Se cumplió la predicción? ¿Por qué? R:_______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ¿Se puede deducir que se produjo intercambio de calor SOLO entre las masas de agua? Justifique R:_______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ -Sabiendo que el calor específico del agua c=1 cal/g °c determine lo pedido Calor cedido Calor absorbido Capacidad calórica del calorímetro CK1 Caso 2: Tome una probeta, mida 120 ml de agua FRÍA (del grifo), deposítela en un vaso precipitado, y proceda a determinar la temperatura de esta agua con el termómetro. Espere unos 2 minutos para que se alcance el equilibrio térmico, y registre esta temperatura como T1. Luego proceda a depositar con cuidado estos 80 ml de agua en el calorímetro. Tome otra probeta, mida 40 ml de agua CALIENTE, deposítela en un vaso precipitado, y proceda a determinar la temperatura de esta agua con el termómetro. Espere unos 2 minutos para que se alcance el equilibrio térmico, y registre esta temperatura como T2. Con mucho cuidado, deposite el agua caliente en el calorímetro, proceda a cerrar la tapa. Espere unos 2 minutos para que se alcance el equilibrio térmico, y registre esta temperatura como Te RESULTADOS Caso 1 Masa de agua Fría Caliente Temperatura T1 T2 Te= -Sabiendo que el calor específico del agua c=1 cal/g °c determine lo pedido Calor cedido Calor absorbido Capacidad calórica del calorímetro CK2 -Finalmente, se han desarrollado 2 mediciones. La capacidad calórica del calorímetro corresponde al PROMEDIO de ambos casos. Valores Ck 1 Ck 2 Ck final: Actividad complementaria: Una vez conocida la capacidad calórica del calorímetro, emplearemos este dato para resolver el siguiente problema. -Encuentre la Temperatura de equilibrio (teórica) de una mezcla de 100 gr de agua fría, originalmente a 15°C, con 60 gr de agua a 50 °C. Datos Resolución Solución LABORATORIO TERMOQUÍMICA Nombre: _______________________________ Curso: ________ Fecha: ___________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ INSTRUCCIONES: La presente guía contiene una serie de actividades que Ud deberá realizar grupalmente, y que serán evaluadas posteriormente mediante un informe de laboratorio. No la pierda ni extravíe. INTRODUCCION La termoquímica es la parte de la química que se ocupa de los intercambios de calor que acompañan las reacciones. Las reacciones químicas pueden ser de dos tipos Exotérmicas y Endotérmicas. Exotérmicas: Cuando la reacción sucede con liberación de calor (del centro hacia afuera). Endotérmicas: Cuando la reacción sucede con absorción de calor (desde fuera hacia dentro) Toda sustancia posee una cantidad de energía almacenada en sus enlaces. Cuando la energía contenida en los reactivos es mayor que la contenida en los productos, tenemos una reacción exotérmica pues sucede liberación de energía. Cuando la energía contenida en los reactivos es menor que la contenida en los productos, tenemos una reacción endotérmica pues sucede absorción de energía. Obj: clasificar determinadas reacciones como endotérmicas o exotérmicas, empleando como criterio la liberación o absorción de calor, según corresponda. Metodología: A continuación se presentan una serie de reacciones. Registre cuidadosamente las observaciones, prestando especial atención a los cambios de temperatura. 1. Vacíe en un vaso de precipitado de 100 ml unos ml de agua mineral, a temperatura ambiente (con cuidado, a fin de no liberar demasiado gas) a. Introduzca un termómetro y agite con él la bebida. b. Registre la temperatura durante el proceso c. Anote sus observaciones. Identifique el tipo de proceso. 2. En un vaso de precipitado de 100 ml coloque 50 ml de agua y un par de gramos de Cloruro de Amonio (NH4Cl) d. Introduzca un termómetro y agite con él la bebida. e. Registre la temperatura durante el proceso f. Anote sus observaciones. Identifique el tipo de proceso. 3. En un vaso de precipitado que contiene 50 ml de Ácido clorhídrico (HCl) 0.1 M, agregue una lenteja de Hidróxido de sodio (NaOH) y agite lentamente con el termómetro. g. Registre la temperatura durante el proceso de disolución de la lenteja. h. Anote sus observaciones. Identifique el tipo de proceso. 4. En una cápsula de porcelana coloque una cucharada de azúcar y agregue CUIDADOSAMENTE 0.5 ml de Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4). i. Registre sus observaciones del proceso. j. Identifique el tipo de reacción JUSTIFICANDO adecuadamente su elección