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
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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.
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