Laboratorio 2“Determinación del calor especifico de los metales

(Fe-Cu-Pb)”10-04-14

1) OBJETIVOS: Determinar el calor específico del hierro, cobre y plomo.

2) FUNDAMENTO TEÓRICO: El calor específico(s) de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de la sustancia J/g ⁰C. Está dada por la ecuación:

s=C/m

  Donde:•     C= es la capacidad calorífica.•     m= es la masa•     s= es el calor especifico.

Se mide en joule por gramo Celsius (unidades del SI) [J/g ⁰C.]

 De aquí es fácil inferir que aumentando la masa de una sustancia, aumentamos su capacidad calorífica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura. Un ejemplo de esto se puede apreciar en las ciudades costeras donde el mar actúa como un gran termostato regulando las variaciones de temperatura.El calor específico o capacidad calorífica específica,” s”, de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura en una unidad por unidad de masa, sin cambio de estado:

s = Q metal / (m metal) (ΔT metal)

En donde “s” es el calor específico, Q es la cantidad de calor, m la masa y ΔT

la diferencia entre las temperaturas inicial y final. También se usa bastante la unidad del sistema técnico, la kilocaloría por kilogramo grado Celsius y su notación es: kcal/kg ⁰C.]La Termoquímica se refiere a los cambios de energía que se manifiestan en forma de calor de reacción o cambio de entalpía (ΔH), ésta última definida como contenido de calor de una sustancia. Las mediciones de calor a presión constante (Qp) se realizan llevando a cabo la reacción en un calorímetro en donde el calor de reacción se mide multiplicando el cambio de temperatura de la solución (ΔT) por el peso de la solución (g) y por su calor específico (s). El calorímetro ideal debe ser un buen aislante de manera que no haya pérdidas de calor hacia los alrededores. Al utilizar un vaso de poli estireno o calorímetro tipo "taza de café" es posible asumir que el calor que absorbe el calorímetro es despreciable. Sin embargo cuando las mediciones se llevan a cabo en un calorímetro de bomba, es decir a volumen constante (Qv), existe un intercambio de calor con el calorímetro que debe ser tomado en cuenta ya que es de metal .En el caso de la bomba del calorímetro, se hace difícil medir el peso y aún más difícil medir su calor específico ya que esto involucraría medir el calor específico de todas las partes de la aleación que la compone, por lo que el término m x s se convierte en C o capacidad calorífica del calorímetro.El calor específico de una sustancia se define como la cantidad de calor que se necesita para subir la temperatura de 1 g de sustancia en 1°C. El calor específico de un metal se mide colocando un trozo de metal caliente de peso y temperatura conocidos, en agua también de peso y temperatura conocidos que se encuentre en un calorímetro tipo "taza de café”. El calor que cede el metal al agua debe ser igual en magnitud pero de signo contrario al calor absorbido por esta.

3) PROCESO EXPERIMENTAL: Materiales:

01 probeta de 50 mL. 02 vasos de 250 mL. 01 calorímetro. 01 termómetro. 01 tubo de ensayo. 01 cronometro. 01 pinza metálica.

Viruta de hierro, cobre y plomo. Agua destilada.

Procedimiento experimental: Colocar 50 ml de agua destilada en el calorímetro seco y limpio. Anote

la temperatura como T1. Pesar el metal muestra entre 10 y 30g. Coloca dentro de un tubo de

ensayo. Colocar un tapón (sin ajustar) en la boca del tubo para prevenir salpicaduras de agua dentro del tubo. Poner el tubo conteniendo el metal dentro de un vaso con agua y calentar el agua hasta la temperatura de ebullición. Deja el tubo en el agua hirviendo hasta que el metal haya alcanzado la temperatura del agua. Anote la temperatura como T2.

Retirar el termómetro y enfriar con agua hasta la temperatura t1, mientras continua hirviendo el agua.

Con ayuda de una pinza, SIN TOCAR CON LAS MANOS, transferir rápidamente el metal del tubo de ensayo l calorímetro y taparlo de inmediato.

Agitar suavemente y registrar la temperatura cada 5 segundos, hasta que la temperatura se mantenga constante Tm.

4) CÁLCULOS:

“Calor especifico del hierroFe”

Datos:Solución: Q sistema= Q calorímetro + Q metal

0= Q calorímetro + Q metal

Q calorímetro =- Q metal

Q agua= (m) (s) (∆T) Q Fe=-Q agua

Q agua=50x 4,184 x (18.8-18.54) (m) (s) (∆T)=-54.392Q agua=54.392 J 2x s x (18.8-80)=-54.392 SFe=0.444 J/g ⁰C

“Calor especifico del cobrem=1.7g Cu”

T=80⁰C

magua=50g magua=50gT1=18,49⁰C T2=18,68⁰C

Solución: Q sistema= Q calorímetro + Q metal

0= Q calorímetro + Q metal

Q calorímetro =- Q metal

Q agua= (m) (s) (∆T) Q Cu=-Q agua Q agua=50x 4,184x (18.68-18.49) (m) (s) (∆T)=- 39,748 J Q agua=39,748 J 2x s x (18.68-80)=- 39,748 J SCu=0,381 J/g ⁰C

“Calor especifico del plomo

m=3,1g

T=80⁰C

magua=50g magua=50g

T1=18,36⁰C T2=18,5⁰C

Solución: Q sistema= Q calorímetro + Q metal

0= Q calorímetro + Q metal

Q calorímetro =- Q metal

Q agua= (m) (s) (∆T) Q Pb=-Q agua Q agua=50x4,184 x (18.5-18.36) (m)(s)(∆T)=- 29.288 J Q agua=29.288 J 2x s x (18.68-80)=- 29.288 J SPb=0,153 J/g ⁰C

5) RESULTADOS: El calor especifico del hierro es de 0,444 J/g ⁰C El calor especifico del cobre es de 0,381 J/g ⁰C El calor especifico del plomo es de 0,153 J/g ⁰C En el calor específico: Fe>Cu>Pb

6) CONCLUSIONES: El calor específico de un material es característico para cada sustancia y depende de su estructura interna. Como puede ser visto de la definición, el calor específico de una sustancia dada puede ser determinado mediante la entrega de una cantidad de calor conocida a una cantidad de masa determinada de la sustancia y con un apropiado registro del cambio en su temperatura. El propósito de este experimento es determinar el calor específico de un material en particular mediante los métodos de calorimetría.

7) BIBLIOGRAFÍA:

OCHOA R. Manual de laboratorio de química general. Editorial PUCP Lima 1998.

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/ Laboratorio/CalorEspecifico/index.htm

http://fisicoquimicamed.bligoo.com/determinacion-del-calor- especifico-del-calorimetro

http://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/12657/15.%20Art %C3%ADculo%20docente.%20Determinaci%C3%B3n%20del%20calor%20espec%C3%ADfico%20de%20una%20sustancia.pdf?sequence=1

http://sisoyyomismo.files.wordpress.com/2011/01/practica-no-1.pdf http://analuciatroetschlq.blogspot.com/2012/07/capacidad-calorifica-

de-un-calorimetro.html

Datos para los cálculos

la masa del hierro es 5.7g del agua 50g la t1 es 16° la t2 45° la temperatura media 17° (t° de mezcla) el calor especif del calorímetro es 0,097 J/°c

nos sale el calor especif de Fe=1,1737 J/g°c