Calor de Combustion

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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA - 1 CALOR DE COMBUSTIÓN I. OBJETIVOS : Determinar el calor de combustión de una sustancia orgánica como el naftaleno. Calcular el calor de combustión usando una bomba calorimétrica. II. MARCO TEÓRICO :

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Calor de Combustion

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CALOR DE COMBUSTIÓN

I. OBJETIVOS :

Determinar el calor de combustión de una sustancia orgánica como el

naftaleno.

Calcular el calor de combustión usando una bomba calorimétrica.

II. MARCO TEÓRICO :

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BOMBA CALORIMÉTRICA……………………………………………….………

La Bomba Calorimétrica es un

instrumento que utiliza una

transferencia de calor como principio

de funcionamiento, es utilizada para

determinar el calor de combustión de

una sustancia cuando se quema a

volumen constante.

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La bomba calorimétrica se compone de un recipiente adiabático que

contiene una cubeta metálica con una cantidad conocida de agua (2000 g),

y que constituye el ambiente del calorímetro y lo protege de cambios de

calor. En el interior se introduce la cámara de reacción, que se conoce

como bomba calorimétrica, el cual es un vaso cilíndrico de unos 300 cm3

de capacidad provisto de una tapa atornillada. La tapa se atornilla primero a

mano, y luego se aprieta con una llave de brazos que acompaña a la

bomba. Es perjudicial apretar más de lo necesario.

En la tapa se encuentran dos válvulas, una de ellas se emplea para llenar la

bomba con oxígeno, mientras que la otra se utiliza para dar salida a los

gases de combustión después del ensayo.…………………….

En el interior de la bomba se encuentra la cápsula dentro de la cual se pone

un peso determinado de la sustancia que se va a quemar (1g), y un

alambre de ignición (aleación de níquel-cobre) el cual sirve para hacer la

conexión de los electrodos con la pastilla. La bomba se llena con oxígeno

por medio de un tubo flexible y delgado de cobre, provisto de un

manómetro, terminado de un lado en una tuerca que se adapta a las

aberturas de llenado de la bomba, y por el otro por una boquilla que se

ajusta a la rosca normal de las botellas de oxígeno. Se abre la botella y se

deja pasar el oxígeno hasta que el manómetro señale 20 atm.

Debe tomarse como norma dar salida al gas inmediatamente después de

realizado el ensayo; es decir, la bomba no debe estar bajo presión más que

el tiempo absolutamente indispensable.

La parte exterior está formada por un depósito de agua de forma anular que

contiene de 15 a 25 litros, y que por su gran capacidad térmica constituye el

ambiente del calorímetro y lo protege de cambios de calor. Sobre este

depósito va montado un soporte que sostiene los mecanismos de

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accionamiento del agitador, así como la suspensión elástica del

termómetro.

Se puede emplear un agitador de hélice, con el cual se debe modificar la

disposición del aparato. El depósito exterior de agua tiene la misma forma,

pero mayor diámetro y capacidad. En este ensanchamiento va colocado el

canal de agitación (canal de la hélice). Ésta toma el agua caliente de la

parte superior y la impulsa por la parte inferior.

La bomba no necesita estar centrada en el depósito del calorímetro, sino

que deberá estar en la proximidad inmediata al canal de agitación, con el fin

de que la velocidad de circulación en el punto más alejado de la hélice sea

lo más reducida posible. Una de las ventajas de esta disposición es que ni

el termómetro ni la bomba están en contacto inmediato con el agitador, y

por consiguiente, éste trabaja absolutamente sin choques o rozamientos.

III. MATERIALES Y REACTIVOS :

MATERIALES:

Balanza analítica.

Prensa pastilladora.

Calorímetro

bomba calorimétrica.

Sensor de temperatura.

Alambre.

Oxigeno.

Fuente de voltaje

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REACTIVOS:

Ac. Benzoico.

Naftaleno.

Agua.

Barra magnética.

IV. PROCEDIMIENTO :

PARA EL ACIDO BENZOICO

Pesar entre 0.4 y 0.5 gramos de nuestra muestra solida, cortar un

pedazo de alambre y pesarlo.

elaborar una pastil la, para esto introducir la muestra y el

alambre dentro de la prensa pastil ladora y retirarla con

cuidado. Pesar la pastil la.

Colocar los extremos del alambre por los ojales de los

electrodos con cuidado para que la pastilla no se desarme.

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Se cierra correctamente la bomba, y desde el tanque de oxigeno

gaseoso se le suministra dicho gas hasta que se registre una presión

manométrica de 8 -10 atmosferas. No olvidar purgar la bomba para

extraerle el aire que había en su interior.

La bomba se coloca dentro del recipiente que contiene 750 ml de agua

potable y una barra magnética la cual sirve para tener una mezcla

uniforme, cuidando que aquella quede totalmente sumergida en el

líquido.

Se conecta el sensor de temperatura al calorímetro y se

calienta el recipiente, debe esperarse el t iempo necesario

para que la temperatura no cambie mas, y cuando es constante

se anota (Ti).

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También se conecta a una fuente que le proporcionara un voltaje de 15

voltios y 0-5 A la cual producirá una chispa para que inicie la

combustión.

Se oprime el botón de ignición durante 3 a 5 segundos para iniciar la

reacción de combustión. La temperatura se registra cada 15 segundos y

cuando alcance su máximo valor se le designa por Tf.

En este momento el experimento ha terminado, así que se

desensambla el equipo y sobre todo se abre la bomba calorimétrica,

previa expulsión de los gases, para verificar que se haya quemado toda

la substancia.

Todo este procedimiento debe realizarse primero con acido benzoico

para tener datos que permitan calcular la constante (c) del equipo.

Realizar el mismo procedimiento para el naftaleno y así poder calcular

su calor de combustión.

V. RESULTADOS EXPERIMENTALES :

PARA EL ACIDO BENZOICO

La ecuación obtenida del balance de calor aplicado al equipo es:

Q=C×∆TM

…………(1)

Donde:

Q =Calor de combustión (cal/g) a volumen constante.

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M=Masa de substancia quemada (g)

∆T= Diferencia de temperatura observada (ºC)

C =Constante del calorímetro.

Calculo de la constante del calorímetro

Sabemos que:

Malambre=0.037g

Mac. + Malambre=0.61g

Mac. =0.573g

Qac .benzo i co=6318 cal (por tablas)

T f=27.5ºC

T i=25.2ºC

De la ecuación (1) despejamos:

C=Q×M∆T

C=6318

calg×0.573 g

(27.5−25.2 )ºC

C=1574 calg

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PARA EL NAFTALENO

Calculo del calor de combustión

Sabemos que:

Malambre=0.0290g

Mnaftaleno. + Malambre=0.5428g

Mnaftaleno. =0.5138g

C =1574 cal/g

T f=25.5ºC

T i=22.3ºC

De la ecuación (1) despejamos:

Q=C×∆TM

Q=1574

calºc× (25.5−22.3 )ºc

0.5138g

Q=9803.0 calg

Q=9.803 kcalg

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VI. CONCLUSIONES :

Se determino el calor de combustión para el naftaleno.

Se pudo hallar la capacidad calorífica del calorímetro usando como patrón

al acido benzoico.

La capacidad calórica del calorímetro es la misma para el acido benzoico

como para el naftaleno.

VII. RECOMENDACIONES :

Se recomienda usar una cantidad de agua en el calorímetro no menor a un

litro, ya que una cantidad grande facilita el intercambio calórico y que el

mismo no sea muy rápido.

Es importante asegurarse que haya cantidad de oxígeno suficiente en la

bomba para que se dé la combustión completa

VIII. BIBLIOGRAFÍA :

QUIMICA ANALITICA MODERNA- William f. Pickering-

EDITORIAL REVÉRTE S.A – Pág. 263-264

MANUAL DE ING. QUÍMICO- JHON PERRY

QUÍMICA GENERAL – 8 EDICIÓN- PETRUCCI RALPH H.

http://webs.uvigo.es/eqf_web/eqf_calorimetro.htm

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