Post on 07-Aug-2020
CALORIMETRÍA
(Transferencia de Calor)
Calorimetría La calorimetría es una técnica que determina los cambios del
contenido calórico de un sistema asociados con un proceso
químico o físico.
Se basa en la medición de los cambios de temperaturas cuando
un sistema absorbe o emite calor
La calorimetría estudia la relación que
tiene la energía calorífica asociada a
una reacción química, y cómo esta se
utiliza para determinar variables de la
misma.
La dirección de la transferencia de la Energía Térmica es siempre
desde la sustancia de mayor temperatura hacia la de menor
temperatura (o sea desde la más caliente a la más fría).
Cuando fluye calor entre dos objetos o sustancias que se
encuentran unidas; se dice que están en CONTACTO TÉRMICO
PRINCIPIOS GENERALES DE LA CALORIMETRÍA
I. Siempre que entre varios cuerpos haya un intercambio de energía
térmica, la cantidad de calor perdido por unos cuerpos es igual a la
cantidad de calor ganada por los otros.
II. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es
directamente proporcional a su variación de temperatura. Así, para
elevar la temperatura de un cuerpo de 20°C se requiere el doble de
cantidad de energía térmica que para elevarla a 10°C.
PRINCIPIOS GENERALES DE LA CALORIMETRÍA
III. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es
directamente proporcional a su masa.
IV. Cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en
contacto, la energía térmica se desplaza hacia los cuerpos cuya
temperatura es más baja. El equilibrio térmico ocurre cuando todos
los cuerpos quedan a la misma temperatura.
Calorímetro El calorímetro es un aparato utilizado en laboratorios con el objetivo de
realizar experiencias que involucran intercambios de calor entre los cuerpos
o sustancias.
El calorímetro tiene un dispositivo para medir la temperatura de un cuerpo,así como una pared que impide la transferencia de calor en otras
direcciones. Este aparato indica la temperatura en situación
de equilibrio entre dos sustancias con diferentes temperaturas.
El uso de calorímetros se usa, lógicamente, para la medición del poder
calorífico en circunstancias muy diferentes:
CALOR CEDIDO
Es el calor que el cuerpo a mayor temperatura
cede al cuerpo de la temperatura menor
CALOR ABSORBIDO
Es el Calor que el cuerpo de menor
temperatura absorbe del cuerpo de mayor
temperatura
EjemplosCuando se tiene un vaso con
agua, refresco, etc., “caliente” y se
le colocan hielos, el agua o la
bebida no “se enfría” mas bien la
bebida cede calor a los hielos y
estos absorben ese calor, por lo
tanto ambas sustancias (bebidas y
hielos) llegan a un equilibrio
térmico
Cuando se le toma la
temperatura a una persona con
un termómetro el cuerpo cede
calor al termómetro que
contiene el mercurio para tomar
la medición de la temperatura y
esta será la correcta cuando
ambos cuerpos estén en
equilibrio
EQUILIBRIO TERMICO Es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas
de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales
presentaban diferentes temperaturas, Una vez que las
temperaturas se igualan se suspende el flujo de calor
llegando ambos cuerpos al mencionado equilíbrio
térmico.
La Ley de la conservación del intercambio de energía
calorífica dice: La cantidad de calor que absorbe un
cuerpo es igual a la cantidad que pierde el otro, hasta
alcanzar el equilibrio térmico”
Es decir:
-Calor perdido = Calor ganado
Matemáticamente se expresa de la forma:
Por lo que se puede decir uno es negativo debido a que pierde
calor, y el otro es positivo porque gana calor.
Por lo tanto…. Si sustituimos por las ecuaciones completas
tendremos:
Al multiplicar el signo por lo todos los términos también se
expresar de la siguiente forma:
-mCeΔt cedido =mCe Δt ganado
mCe( -tf + to)cedido = mCe(tf – To)ganado
Reordenando se tiene que el calor cedido será:
mCe(to – tf)cedido = mCe(tf – to)ganado
Lo anterior significa que para un sistema aislado la suma de todos
los calores ganados o perdidos en una mezcla por las sustancias
involucradas debe ser cero, en otras palabras:
∑Q = Qganado + Qperdido = Q1 + Q2 + ... + Qn = 0
Para, conocer la cantidad de calor de una sustancia, se hace una
determinación calorimétrica donde calentamos o hacemos
reaccionar esta y la sumergimos en alguna sustancia como el agua
dentro de un calorímetro
Qcedido = Qganado sustancia 1 + Qganado sustancia 2 +….+ Qganado sustancia n
Se calienta para templar y endurecer, una llave española de acero de 200 gramos,
elevando su temperatura hasta los 550°C y se introduce dentro de un recipiente de
aluminio de 250 gramos de masa que contiene 220 gramos de agua. A 18°C.
Determinar la temperatura final, cuando se alcanza el equilibrio térmico. Considere El
CeHierro= 0.499cal/g°C; CeAluminio= 0.217cal/g°C; Ceagua=1cal/g°C
DATOS FORMULAS OPERACIONES RESULTADOS
toHierro= 550 °CmHierro= 200gmAlumnio=250gMagua= 220 gCeHierro= 0.499cal/g°C; CeAluminio= 0.217cal/g°C; Ceagua=1cal/g°CtoAlumnio= 18 °CtoAgua= 18 °C
-mCeΔtcedido = mCe Δtganado
-mCeΔtHierro = mCe ΔtAlumnio
+ mCe ΔtAgua
(200g)(0.499cal/g°C)(550° - tf) = (250g)(0.217
cal/g°C)(tf – 18°) + (200g)(1cal/g°C)(tf – 18°)
Resolviendo las operaciones nos queda:
(99.8 cal/°C)(550° - tf) = (54.25 cal/°C)(tf – 18°)
+( 200cal/°C)( tf – 18°)
54890 cal - 99.8tf = 54.25tf – 976.5 cal + 200tf -
3600cal
Reordenando, pasando términos con
incógnita de um lado y términos
independentes del otro
54890 + 976.5 + 3600 = 99.8tf + 54,25tf + 200tf
59466,5 = 354.05tf tf =59466,5
354,05= tf = 167.9607°C
tf =
167.9607°C
En un experimento de laboratorio, se utiliza un calorímetro para determinar el calor específico del
cobre. Se colocan 80 g de balines de cobre seco en la taza y se calienta a 95°C. La masa de la
taza interior de aluminio con un agitador del mismo material es de 60 g. El calorímetro se llena
parcialmente con 150 g de agua a 15°C. Los balines calientes se vacían rápidamente en la taza y
se sella el calorímetro, Después que el sistema ha alcanzado el equilibrio térmico, la temperatura
final es 22°C. Calcule el calor específico del cobre. Considere; CeAluminio= 0.217cal/g°C;
Ceagua=1cal/g°C
DATOS FORMULAS OPERACIONES RESULTADOS
toHierro= 95 °Cmcobre= 80gmAlumnio=60gMagua= 150 gCecobre= ? cal/g°C; CeAluminio= 0.217cal/g°C; Ceagua=1cal/g°CtoAlumnio= 15 °CtoAgua= 15 °Ctocobre= 22 °CtoAgua= 22 °CtoAlumnio= 22 °C
-mCeΔtcedido = mCe
Δtganado
-mCeΔtcobre = mCe ΔtAlumnio
+ mCe ΔtAgua
(80g)(CeCobrecal/g°C)(95° - 22) = (60g)(0.217
cal/g°C)(22 – 15°) + (150g)(1cal/g°C)(22 – 15°)
Resolviendo las operaciones nos queda:
(80g)(CeCobrecal/°C)(73°C) = (13.02
cal/°C)(7°C) +( 150cal/°C)( 7°C)
(5840 g°C cal) (CeCobreCal/g°C) = 91.14 cal
+1050 cal
Resolviendo la suma y despejando el Calor
específico del cobre, tenemos:
(5840 g°C) (CeCobreCal/g°C)= 1141.14 cal
Ce =1141.14 𝑐𝑎𝑙
5840 𝑔°𝐶= Ce = 0.1954 cal/g°C
Ce = 0.1954
cal/g°C