UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS

PROGRAMA DE QUÍMICA FISICOQUÍMICA II

NATALIA RESTREPO MESA, LEYDI BIBIANA GRAJALES SANABRIA

EQUIVALENCIA ENTRE LA CALORIA Y EL JOULE

TABLA DE DATOS Y RESULTADOS

1. Determinación de la capacidad calórica C del calorímetro:

C calorímetro:

CORRIDA T1 (°C) ambiente

T2 (°C) caliente

T3 (°C) mezcla

Tm (°C) C (cal/°C)

1 22 40 30 30,67 31,252 22 39 29 30 53,573 22 43 32 32,33 12,5

2. Equivalencia caloría – Joule:

Equivalencia:

Ti (°C) Tf (°C)Volt. inicia

l

Volt. final

Volt. promedio t (min) Joule/Cal % error

23 42 115,5 116,3

115,9 3.5

CÁLCULOS

1. Calcular el C calorímetro para cada corrida y establecer una relación con la temperatura media Tm del calorímetro.

mCpΔTH2O fría + CΔT calorímetro = mCPΔTH2O caliente

Corrida # 1:

C = 125mL*1 cal/°C *(40-30) °C - 125mL*1 cal/°C * (30-22) °C(30-22) °C

C = 31,25 cal/°C

Corrida # 2:

C = 125mL*1 cal/°C *(39-29) °C - 125mL*1 cal/°C * (29-22) °C(29-22) °C

C = 53,57 cal/°C

Corrida # 3:

C = 125mL*1 cal/°C *(43-32) °C - 125mL*1 cal/°C * (32-22) °C(32-22) °C

C = 12,5 cal/°C

2. Calcular el ΔU del calorímetro y el agua (250mL) en calorías.

Q = mCΔT

C= 118,6 J250g∗(43−22 ) °C C = 0.02259 J/g * °C

ΔU = mCΔT

ΔU = 250g * 0.02259 J/g * °C * (43 – 22) °C

ΔU = 118.5975J * 1 cal / 4.184000J

ΔU = 28,3454 cal

3. Calcular el trabajo eléctrico suministrado en Joule.

ΔU = q + w → w = ΔU - q

W = 118.5975J – 118.6J

W = -2.5X10-3J

PROBLEMAS:

1. Un calentador aislado que contiene 30L de agua a 20ºC, tiene una resistencia eléctrica de 1500W. ¿Cuánto tiempo tardara en elevar la temperatura del agua a 70ºC?

W=C v∗∆T

W=28.03 JK

∗(343−293 ) K=1401.5 Joule

W=R .tDónde:

W- TrabajoR- Resistencia eléctricat- Tiempo

tiempo=

1401.5Joule1500Vatios

∗1cal

4.184 Joule∗( 4.184Vatios1cal

seg )=0.9343 seg2. Un dispositivo de cilindro-embolo contiene inicialmente 30L de vapor saturado de

agua a 30MPa. En una primera etapa se enfría a volumen constante hasta 200ºC; luego se expande isotérmicamente hasta que el volumen se duplica. Calcular la presión final del sistema, el calo Q y el trabajo W involucrados y representar el proceso en un diagrama P-V

Proceso Isocórico

PV=nRT

T=

( 296.07atm∗30 L

1mol∗8.314 Jmol∗K )∗1000 J1kPa∗m3

∗101.325 kPa

1 Atm∗1m3

1000 L=108248.59K

dU=dq+dw

dU=dq=C v∗∆T=28.03 JouleK

∗(473−108248.59 ) K=−3021021.2Joule

Proceso Isotérmico

dU=dq+dw

dq=−dw=PdV=nRT∗dVV

=nRT∗ln(V 2V 1 )dq=1mol∗8.314Joule

mol∗K∗473K∗ln( 60 L30 L )=2725.81Joule

w=−2725.81 Joule

Para todo el proceso tenemos que:

wT=w1+w2=0+ (−2725.81Joule )=−27.25 .81Joule

qT=q1+q2=−3021021.2Joule+2725.81Joule=−3018295.39Joule

Pf=

( 1mol∗8.314Joulemol∗K∗473K

60 L )∗1kPa∗m31000Joule

∗1atm

101.325kPa∗1000 L

1m3=0.646atm

CONCLUSIÓN

Todas las variaciones de los procesos se dan en su gran mayoría por los cambios de temperatura y voltaje que son suministrados al calorímetro

ca

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS

PROGRAMA DE QUÍMICA FISICOQUÍMICA II

NATALIA RESTREPO, LEYDI BIBIANA GRAJALES SANABRIA

INTERCAMBIO CALÓRICO Y CAMBIOS DE ENTROPÍA

Procedimiento

1. Calorímetro

Se determino C del calorímetro como en la práctica de termoquímica utilizando agua a temperatura ambiente y agua fría

2. Fusión parcial

En esta parte adicionamos 100 mL de agua de la llave al calorímetro y medimos la temperatura de estabilización, posteriormente se adiciono 26.35 g de hielo y esperamos hasta que la temperatura se estabilizará a 0°C, se retiro el liquido y medimos su volumen.

3. Fusión Total

Se cambiaron las cantidades por 150 mL de agua y por 20 g de hielo y se toma la temperatura estabilizada.

TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Fusión parcial

M hielo (g)

T estab. (°C)

Agua Agregada Mezcla M hielo fundido (g) ΔS (J/K)

mL T °C T °C Exp. Calculado51.16 0 100 21 4 26.02 48.31

Fusión total

M hielo (g)

T estab. (°C)

Agua Agregada T mezcla ΔS (J/K)

mL T °C Exp. Calculado28.25 0 150 21 7.5 2.4753

Cálculos

1. C del Calorímetro

Nota: Se calcula haciendo un promedio de los datos tomados en el anterior laboratorio.

C = (16 -12.90 + 50) cal/°C

C = 17,7 cal/°C

2. Fusión Parcial

T° H2O inicial= 21°C

Masa del agua=100 g

Masa Hielo=51.16

Masa Hielo Teórico

Calcular la masa del hielo fundido y compararlo con el dato experimental

m Hielo *m △Hf = M H2O x Cp (23-0) + C(23-0)

100 g x1calg x ºC

x 21+17.7 calg x º C

x21

M hielo = = 48.31 g51.16cal / g

Masa Hielo experimental

Vol (g) H2O fundido=148.31 g

mHielo=148.31g−100 g=48.31g

%Er=48.31−26.0248.31

x 100=46.1395%

3. Fusión total

Calcular la T final y compararla con el dato experimental

(m.ΔHf)hielo + (m.Cp.ΔT)hielo + (m.Cp.ΔT)Liquido +CΔTcalorim=0

19.87 g∗28.25g+28.25g x 1 (Tf−0 )=150 x1 (21−Tf )+17.7 (21−Tf )561.3275+28.25Tf=3150−150Tf +371.7−17.7Tf

1195.95Tf=2960.3725Tf=2.4753 º C

%Er=7.5−2.47537.5

x 100%=66.996%

Problema

∆ S proceso=∆ Ssln0,5848m+∆ Sslnfinal+∆ SH 2O

0,5848moles1kgste

→m sln=V∗Ρ=270,75 gsln

Fraccion enmasa=mstom sln

0,5848moles∗342gmol

=200,0016 g

Fraccion enmasa= 200,00161200,0016

=0,1667

X sln=0,1667

msto=270,75 g∗0,1667=45,134 g mste=270,75– 45,134=225,616 g

nsto=45,134342

=0,1319 nste=225,61618

=12,534

X a=0,1319

12,534+0,1319=0,01041

nsacarosa=0,1319 nH 2O=12,534+75018

=54,2006

nsln=54,2006+0,1319=54,3325

X b=0,131954,3325

=2,4276∗10−3

∆ S =

−0,1319∗8,314 Jmol∗K

∗ln 0,01041−0,1319∗8,314 Jmol∗K

∗ln2,4276∗10−3

∆ S proceso=11,6086JK

Conclusiones

En esta práctica de laboratorio hallamos el calor de una solución a diferentes temperaturas y cantidades diferentes encontrando así una diferencia de entropía en su análisis.

En la fusión total no hicimos una medición de volumen ya que se encontraba en mayor proporción el agua líquida que el hielo y esto provoco una disolución completa del hielo y es por esto que no se determino una masa final.