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Elaboración de un calorímetro de tipo de taza de café y su calibración...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO. FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA. QUÍMICA FARMACÉUTICA BIOLÓGICA. LABORATORIO DE CIENCIA BÁSICA II. ANTEPROYECTO 1: ELABORACIÓN Y CALIBRACIÓN DE UN CALORÍMETRO DE TIPO TAZA DE CAFÉ. ALMEYDA GONZÁLEZ JONATHAN Y ANGELES LÓPEZ DANIELA. 2105. Ciudad de México, 05 de Octubre de 2020. RESUMEN Se elaboró un calorímetro casero de tipo vaso de café por medio de un vaso de poliestireno, aluminio y algodón. Además se realizó su calibración por medio de agua. MARCO TEÓRICO: La calorimetría es una técnica que se basa en la observación de los cambios de temperatura cuando un sistema absorbe o libera energía en forma de calor. La caloría y el joule son unidades de medida del calor , que se define como la transferencia de energía entre dos cuerpos que están a temperaturas diferentes. El cuerpo con mayor temperatura siempre cederá calor al de menor temperatura. Para determinar esta transferencia de calor se requiere de un calorímetro. Un calorímetro, es un dispositivo utilizado para medir el c alor de flujo de un producto químico d  e reacción o cambio físico, está hecho principalmente de un recipiente de metal de agua por encima de una cámara de combustión, en el que se utiliza un termómetro para medir el cambio en la temperatura del agua. Sin embargo, hay muchos tipos de calorímetros más complejos. El principio básico es que el calor liberado por la cámara de combustión aumenta la temperatura del agua de una manera medible. El cambio de temperatura se puede usar entonces para calcular el cambio de entalpía por mol de sustancia A cuando se hacen reaccionar las sustancias A y B. S  u concepto está ligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre (no exista flujo de calor de un cuerpo al otro).  Por lo cual se usa la siguiente ecuación:

Calibrar el calorímetro es una operación necesaria para poder evaluar los cambios energéticos de este proceso o las capacidades caloríficas de los sistemas, toda vez que los cambios de temperatura asociados a los procesos vendrán determinados por la naturaleza y cantidad de materia. PROBLEMA: Un calorímetro está compuesto de materiales especiales para aislar la pérdida de calor en cierto proceso calibración ¿Cuál será el calor específico del calorímetro del calorímetro del tipo de taza de café

construido por materiales

caseros? HIPÓTESIS: Si se realiza adecuadamente la construcción del calorímetro del tipo de taza de café y su correcta

calibración, se podrá determinar la capacidad calorífica del

calorímetro. VARIABLES: Independiente: Medición de la temperatura ambiente, medición de la temperatura del sistema A y sistema B, la cantidad de masa de la sustancia, el calor específico del agua. Dependiente: La medición de la temperatura cuando los dos sistemas alcanzan un equilibrio térmico dentro del calorímetro. Extrañas: Disminución de la temperatura de la sustancia dentro del calorímetro, error en las mediciones de las cantidades de masa de sustancia. OBJETIVO: Comprobar el buen funcionamiento de un calorímetro de tipo de taza de café proporcionándole energía por el método de mezclas de agua, calibración y obtención de la constante del calorímetro. Material:

Material

Instrumento

Equipo

Vaso de poliestireno 1 L

Termómetro

Calentador

Papel aluminio

de inmersión agua / parrilla

Envase de aluminio que parcial entre dentro del bote de (-20°C

Reactivos de

70 mL de agua fría a temperatura ambiente (registrar

a

la

temperatura

1L, con tapa

150°C.)

tomada

Algodón

Un agitador

termómetro)

Bote

Una probeta

70 mL de agua

100 mL

caliente a 80 °C

Procedimiento:

RESULTADOS: Gráfico 1: Pruebas del Calorímetro. Figura 1: Gráfico de

pruebas

de

calorímetro evaluado a 50°C durante 1 hora. (DAL)

con

el

Gráfico 2: Calibración del calorímetro y constante de calibración. Figura 1: Gráfico de la calibración del calorímetro evaluado T1=80°C y T2=21°C

Figura 2: Gráfica de calibración del calorímetro evaluado a partir de T1=80°C y T2= 23°C, NOTA: constante del calorímetro en cada calibración , desviación estándar y coeficiente de variación. (DAL, cálculos en el anexo 1)

ANÁLISIS DE RESULTADOS : Angeles López Daniela Para las pruebas del calorímetro la temperatura responde correctamente al sistema cerrado que se ha creado, pues alcanza a guardar el calor hasta aproximadamente los 10 minutos y no disminuye en gran proporción incluso a temperaturas un poco más elevadas, por lo que se predice un buen funcionamiento. Una vez cerciorado el funcionamiento correcto del calorímetro, se realizó la calibración por triplicado para la obtención de la K del calorímetro, donde exitosamente se obtuvieron constantes similares en las 3 calibraciones, dando un promedio de 28.73 J/°C, es una constante relativamente pequeña por lo que el calorímetro es confiable para usar en algún otro proceso. Almeyda Gonzalez Jonathan. Podemos Observar en las gráficas de calibración que la temperatura dentro del calorímetro disminuye de una manera muy pequeña, por lo que se concluye que nuestro calorímetro es un excelente sistema cerrado ya que se elaboró de manera correcta, además de cumplir con las características de un buen calorimetro casero. También podemos observar que el calorímetro no varía mucho sus resultados cuando se aumenta el número de pruebas o calibraciones, los datos son muy precisos entre sí. Por último podemos observar que las constante del calorímetro es muy pequeña, esto se debe a que el sistema no pierde mucho calor.

CONCLUSIONES: Angeles López Daniela En conclusión se obtuvieron los objetivos esperados y el cumplimiento de la hipótesis, en resumen: -

Se obtuvo el correcto funcionamiento del calorímetro

-

Obtención de la constante del calorímetro y su calibración por el método de mezcla de aguas.

BIBLIOGRAFÍA (VANCOUVER) Ralph H, Geoffrey H, Jeffry D, Carey B. QUÍMICA GENERAL, Principios y aplicaciones modernas. 11 edición. Madrid (España). Pearson Educación. 2017, P 1528. Jose B,Jose R, Quimica 3, Calculos Químicos, 5a edición, México Df, Grupo Editorial Éxodo ,2008, p 234 Molina H. Torres J; et. Calorimetría . [Internet] Panamá: Universidad Tecnológica de Panamá: Facultad de ingeniería Eléctrica ; 2011 [Revisado el 04 de Octubre de 2020]

Disponible

https://es.scribd.com/document/387100517/Experimento-N-7-Calorimetria Anexo 1: Cálculos de las constantes del calorímetro del tipo de taza de café (C) (DAL)

en:

Anexo 2 Cálculo de la constante del Calorímetro....