Pauta Informe 2 - Apuntes 2 PDF

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Laboratorio QUI257 quimfis...

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Lab n° 02 LABORATORIO N°2: CAPACIDAD CALORÍFICA ESPECÍFICA Nombres: Objetivo: Determinar experimentalmente la capacidad calorífica de sólidos y líquidos. Resultados: Determinación Capacidad Calorífica del Vaso Dewar T° Agua Fría

T° Agua Ambiente

T° Mezcla

Capacidad calorífica Vaso Dewar 418 J/K

11°C

21°C

19°C

10°C

20,5°C

18°C

83,6 J/K

10°C

21°C

18,5°C

167,2 J/K

Si consideramos: Q = m * cesp * (Tf – Ti) Qa. fria + Qa.caliente + Qdewar = 0 C = m * cesp Cdewar = 100g * 4,18 J/g*K * (T2 - T3) - 300g * 4,18J/g*K (T3 - T1) Promedio resultados: (Cdewar1 + Cdewar2 + Cdewar3 )/3 = 222,9 J/K Determinación Capacidad Calorífica Específica del etanol T° 1

T° 2

T° Mezcla

21°C

13°C

18°C

21°C

12°C

18°C

Q = m * cesp * (Tf – Ti) Cesp etanol =

Qet. frio + Qet.ambiente + Qdewar = 0 Cdewar * (T3 - T1)

Capacidad calorífica específica EtOH 1,54 J/g*K 1,41 J/g*K

C = m * cesp

78,9g * (T3 - T1) + 39,45g * (T3 – T2) Cesp etanol = (1,54 J/g*K + 1,41 J/g*K)/2 Cesp etanol = 1,47J/g*K Cesp etanol = 2,43J/g*K % Error = (Valor real – Valor Experimental) *100/Valor Real % Error = (2,43 - 1,47) *100 / 2,43 % Error = 39,5% Determinación Capacidad Calorífica Específica Etanol-Agua (50/50) T° 1

T° 2

T° Mezcla

25°C

16°C

22°C

24°C

15°C

21,8°C

Masa mezcla 50:50 considerando= d etanol: 0,789g/ml d agua:1g/ml 50ml et + 50 ml agua = 100 ml ---> 50 ml 39,45g + 50 g = 89,45g ---->44,72g

Capacidad calorífica específica EtH2O(50/50) 1,25J/g*K 0,98J/g*K

Lab n° 02 Q = m * cesp * (Tf – Ti) Cesp et.h2o =

Q frio + Qamb.+ Qdewar = 0 Cdewar * (T3 - T1)

C = m * cesp

89,45g * (T3 - T1) + 44,72g * (T3 – T2) Cesp et.h2o = (1,25 + 0,98)/2 Cesp et.h2o = 1,12 J/g*K Determinación Capacidad Calorífica Específica de las monedas (100ml) T° 1

T° 2

T° Mezcla

21°C

100°C

24°C

21°C

100°C

23°C

Capacidad calorífica específica Monedas 0,72 J/g*K 0,71J/g*K

Q = m * cesp * (Tf – Ti) Q frio + Qamb.+ Qdewar = 0 C = m * cesp masa monedas = 35,06g Cesp monedas = 100g * 4,18 J/g*K (T3 –T1) + 222,9 * (T3 –T1) 35,06 * (T3 – T2) Cesp monedas = (0,72+0,71)/2 Cesp monedas =0,715J/g*K Discusión: Determinación capacidad calorífica del vaso Dewar: Para esta experiencia, el obstáculo más difícil a afrontar fue la gran variación entre un resultado y otro, teniendo en cuenta que la capacidad calorífica del Dewar obtenido vario entre 418 J/K, 83,6 J/K y 167,2 J/K; con un promedio de 222,9 J/K. La variable que más afecta al resultado es la variación de temperatura de la mezcla final. Ante esto, como se trata netamente de medición, fue un error a la hora de tomar la temperatura del termómetro; esto podría haberse evitado con un termómetro más preciso que uno de mercurio. Acorde a los resultados del experimento de la capacidad calorífica del etanol, en la misma fórmula utilizando los datos reales pudimos despejar el valor aproximado que debería haber tenido la capacidad calorífica del vaso Dewar, que oscilaría entre 360 J/K, un valor muy distante tanto al promedio que sacamos como a cualquiera de los 3 valores obtenidos. Algo también que podríamos haber hecho para asegurar el experimento, era repetir el mismo con distintos valores de volúmenes de agua; ya que este también afecta a la hora de la medición ya que la pérdida de calor depende de la superficie del área, mientras más volumen más se retiene (Padilla J, Bixby, 1986). Determinación capacidad calorífica específica etanol: Para este experimento, los resultados nos arrojaron un 39,5% de error, lo que indica que simplemente se hizo mal y los resultados están lejos de ser válidos. En este caso, hay más variables que pudieron alterar el resultado a comparación del experimento anterior del vaso Dewar en el que se utilizaba el agua. Partiendo por el hecho de que el etanol es volátil y por condiciones en el laboratorio (y por el experimento mismo) éste estuvo mucho rato destapado. Más allá de eso, lo más importante el experimento debía realizarse con el etanol a 0°C, lo que hubiera hecho un cambio de temperatura mayor siendo así más sencillo y exacta la determinación de la capacidad calorífica (Miyazawa et al, 2012). Se agrega a esto también, que valores más exactos del termómetro a la hora de medir la temperatura hubieran variado el resultado, ya que la variación de décimas de grados afectan en gran cantidad al resultado. Como utilizamos además, no un valor real del vaso dewar, sino el calculado en base a la primera experiencia, esta al estar errónea afecta el resultado del resto. Determinación capacidad calorífica específica etanol agua 50:50 Para comenzar, el hecho de que la temperatura "ambiente" de la solución sea mayor a la temperatura ambiente real, está dado por la naturaleza de la mezcla, al cual corresponde a una "reacción" exotérmica, debido a la interacción entre el etanol y el agua que son más afines entre ellos que entre sus propias

Lab n° 02 moléculas, este mismo fenómeno explica porque la mezcla que debería estar más fría no alcanzo temperaturas más bajas, respecto al calor especifico de la misma, si bien este no tenía sentido aparente, debido a que la mezcla debía representar un estadio más estable, debido a que la mezcla corresponde a una sustancia más densa que los solventes por separado, este conduce mejor el calor, por ello para que este aumente su temperatura es necesaria menor energía, debido al mayor contacto partícula - partícula es que la energía transita de una manera más eficaz Determinación Capacidad Calorífica Específica de las monedas (100ml) Respecto a esta experiencia, cabe destacar que el valor de su calor especifico es aceptable, ya que este concuerda con las capacidades físicas del metal, de los cuales es bien sabido son excelentes conductores de calor, básicamente, estos se calientan con rapidez y de la misma manera de enfrían de una forma bastante rápida, esto debido a que el calor es, básicamente, la vibración de las partículas internas (Nahle, Nasif, 2006). Estas vibraciones, el traspaso de energía, se ve bastante facilitado en los metales debido a la poca distancia entre moléculas. Conclusión: Uno de los principales problemas a enfrentar en este laboratorio fue instrumental, en cuanto un termómetro de mercurio no es la mejor opción a la hora de medir temperatura tan exacta como la requerida en esta experiencia. Calcular el calor específico tiene un nivel de dificultad ciertamente alto en líquidos y sólidos, ya que se necesita un volumen real constante en el tiempo (para poder medir con exactitud los pequeños cambios de temperatura con sus respectivas cifras significativas (Wright T, Rogers R). También, podemos concluir que la capacidad calorífica específica varía dependiendo de la densidad de las mezclas o soluciones, de manera que las sustancias más densas conducen mejor el calor (respecto a los resultados del experimento de etanol/agua). Bibliografía: Miyazawa T, Kondo S, Suzuki T, Sato H. 2012. Specific heat capacity at constant pressure of ethanol by flow calorimetry. DOI: 10.1021/je2013473 Nahle, Nasif. 2006. Transferencia de Calor. Biology Cabinet. Revisado el (25) de (3) de (2018) de http:www.biocab.org/Transferencia_Calor.html Padilla J, Bixby R. (1986). Using Dewar-flask calorimetry and rectal temperatures to determine the specific absorption rates of small rodents. Wright T, Rogers R. Adiabatic Dewar Calorimeter. I.Chem.E. Symposium series no. 97...