Lab. Calorimetría.docx

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -1 de 9

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas Laura Suarez1, Catalina Suarez2 Abstract Chemistry studies matter and its properties; one of these properties is the capacity to transfer energy. Thermodynamic studies energy and its transformations based on a first statement: “energy is neither created nor destroyed, only transformed ", in other words energy is conserved. A general way for transferring energy is causing a temperature change in an object. Heat is the energy that is transferred from a warmer to a cooler material. Calorimetry measures the heat flow accompanying a reaction using a calorimeter. The emission or absorption of heat causes a temperature change in objects. This change is determined by the heat capacity of the object, which is the amount of heat required to raise the temperature by one degree; the heat capacity of one mole of substance is called molar heat capacity, of one gram of substance, specific heat. In this lab practice, the objective is to make a calorimetric analysis of three systems: a solid sample and the two reactions. The solid sample is a sausage which is subjected to a temperature change, the first reaction is the combustion of alcohol and the second reaction (exothermic) is the dilution of a salt in water Key Words: Transfer-Energy-Thermodynamic-Temperature-Heat-Calorimetry-Heat flow-Calorimeter-Heat capacity-Molar heat capacity-Specific heat

1. Introducción

Words: (del griego thérme, “calor” y dy´namis, LaKey termodinámica “potencia”) estudia la energía y sus transformaciones. Los objetos poseen dos tipos de energía: la energía cinética o energía del movimiento y la energía potencial, que se manifiesta cuando actúa una fuerza sobre él. Los átomos y moléculas tienen masa y están en movimiento; por lo tanto, también poseen energía cinética. Estos pequeños objetos se ven afectados por fuerzas que surgen de las cargas eléctricas; por lo tanto, también poseen un tipo de energía potencial llamada energía electroestática. Uno de los objetivos de la química es relacionar los cambios de energía que ocurren a nivel macroscópico con la energía cinética o potencial de las sustancias a nivel atómico o molecular. En termodinámica, al analizar los cambios de energía de una reacción química, la porción que se separa para estudiar se llama sistema; lo demás se denomina entorno. Los sistemas más fáciles de estudiar son los cerrados, que pueden intercambiar energía con su entorno. Existen dos formas generales de transferir energía: haciendo que un objeto se mueva contra una fuerza o causando un cambio de temperatura. Una fuerza es un empuje o tracción que se ejerce sobre un cuerpo; la fuerza electroestática “tira” de cargas distintas para juntarlas o “empuja” cargas iguales para separarlas. La energía que se utiliza para hacer que un objeto se mueva contra dicha fuerza se denomina trabajo. Por otra parte, el calor es la energía que se transfiere de un objeto más caliente a uno más frio. 1

Código: 00837771934

La primera ley de la termodinámica establece que “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”, es decir que la energía se conserva. En base a esta ley, se analizan los cambios de energía de un sistema químico. Cuando se efectúa un proceso en que el sistema absorbe calor, se dice que ocurre un proceso endotérmico; cuando lo desprende, se considera exotérmico. Además de desprender o absorber calor, pueden hacer que se efectúe trabajo sobre el sistema o sobre el entorno. Cuando no se efectúa más trabajo que el trabajo presión volumen, el flujo de calor en el cambio químico se representa mediante la entalpía (H). El valor de ∆𝐻 se determina con calorimetría, que es la medición del flujo de calor que acompaña una reacción. El aparato que se encarga de medir esas cantidades es el calorímetro. Consta de un termómetro que está en contacto con el medio que está en cambio, en el cual se encuentran las sustancias que dan y reciben calor. La emisión o absorción de calor hace que los objetos cambien de temperatura. Dicho cambio está determinado por la capacidad calorífica del objeto, que es la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado su temperatura; la capacidad calorífica de un mol de sustancia se denomina capacidad calorífica molar y la de un gramo de sustancia, calor específico.

2

Código: 3287138746

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -2 de 9 2. Objetivos  Determinar el calor específico de una muestra sólida y relacionar dicho valor con el valor específico del cuerpo humano.  Determinar la cantidad de calor asociado con algunos procesos químicos

Pesar vaso, vaso con agua y salchicha

Preparar una mezcla 50/50 de hielo-agua

Sumergir salchica por 5 minutos

Medir temperatura del baño (temperatura inicial)

Llenar calorímetro con 70 mL de agua y dejarla por 5 minutos.

Medir temperatura del agua

Introducir salchicha al calorimetro y leer temperatura cada 5 segundos

Retirar, secar y pesar salchicha.

3. Fichas Técnicas Anexo 1. Ficha técnica de alcohol etílico Anexo 2. Ficha técnica de cloruro de calcio 4. Metodología 4.1. Calorimetría de una muestra solida La siguiente imagen corresponde al calorímetro empleado tanto en la determinación del calor específico de una muestra sólida y la entalpía de una disolución de sal.

Figura 2. Procedimiento para la obtención de datos cuantitativos para la calorimetría de una salchicha

4.2. Calorimetría de la combustión de alcohol La siguiente imagen corresponde al montaje utilizado para determinar la eficiencia de etanol. 3

Figura 1. Calorímetro

Figura 3. Montaje para la combustión de etanol.

3

En la práctica se utiliza un mechero de alcohol

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -3 de 9 Pesar lata vacía, mechero vació y mechero con alcohol

5. Datos y Observaciones Llenar lata gaseosa con 200 mL de H2O

5.1. Calorimetría de una muestra solida Tabla 1. Datos obtenidos en la calorimetría de una salchicha

Pesar lata con agua

Armar montaje (Figura 3)

Medir l temperatura del agua en la lata de gaseosa (temperatura incial)

Encender mechero y peermitir que el agua caliente (∆𝑡 = 10°𝐶)

Masa de salchicha (g)

12,5052 ± 0,0002

Masa de vaso (g)

97,3370 ± 0,0002

Volumen de H2O (mL)

50,00 ± 0,02

Temperatura agua (°C)

18,0

Temperatura incial (°C)

0,0

Temperatura final (°C)

15,5

Tabla 2. Variación de la temperatura en la salchicha al introducirla al calorímetro con una temperatura de 18°C

Pesar mechero de alcohol y deternimar la masa perdida Figura 4. Procedimiento para la obtención de datos cuantitativos para la colorimetría de la combustión de alcohol.

4.3 Calorimetría de la disolución de una sal

Colocar 70mL de H2O dentro del calorimetro

Tras 3 minutos de reposo medir temperatura (temperatura incial )

Pesar 5 g de CaCl2

Colocar masa de CaCl2 en el calorimetro

Tapar y disolver con agitación

Medir el cambio de temperatura (∆𝑡)

Figura 5. Procedimiento para la obtención de datos cuantitativos para la colorimetría de una disolución de cloruro de calcio.

Tiempo (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150

Temperatura (°C) 18 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -4 de 9 155 160 165 170 175 180 185

15 15 15 15 15 15 15

Temperatura del H2O

18,0

Temperatura final (°C)

22,0

6. Resultados 6.1. Calorimetría de una muestra solida

5.2. Calorimetría de la combustión de alcohol

Tabla 6. Resultados obtenidos en la calorimetría de una muestra de salchicha

Tabla 3. Datos obtenidos antes de la combustión de alcohol Masa mechero (g)

55,473 ± 0,002

Masa mechero con alcohol (g)

156,264±0,002

Masa alcohol (g)

100,791±0,003

Masa lata (g)

11,306 ± 0,002

Masa lata con agua (g)

203,692 ± 0,002

Masa agua (g)

192,386 ± 0,002

Temperatura agua o inicial (°C)

18,0

Masa agua (g) Variación temperatura del agua (°𝐶) Variación temperatura de la salchicha (°𝐶) Calor específico de la salchicha (𝐽⁄𝑔 °𝐶 ) Energía ganada por la salchicha (J) Energía cedida por el agua (J)

49,93 -2,5 15,5 2,69 522 -522

Tabla 4. Datos obtenidos después de la combustión de alcohol al 70% Temperatura final (°C)

28,0

Masa mechero con alcohol (g)

153,9582 ± 0,0002

Masa alcohol (g)

98,485 ±0,002

Masa lata con agua (g)

203,4405 ±0,002

Masa agua (g)

192,135 ±0,002 Figura 3. Gráfica de la variación de temperatura de la salchica en el tiempo (Análisis por el método del paralelogramo)

5.3 Calorimetría de la disolución de una sal Tabla 5. Datos obtenidos en la disolución de CaCl2 y agua Masa de CaCl2 (g)

5,000 ± 0,002

Volumen de H2O (mL)

70,00± 0,05

Masa H2O (g)

69,90

Tabla 7. Resultados obtenidos en la calorimetría de una muestra de salchicha utilizando análisis gráfico Masa agua (g) Variación temperatura del agua (°𝐶) Variación temperatura de la salchicha (°𝐶)

49,93 -2,48 15,52

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -5 de 9 Calor específico de la salchicha (𝐽⁄𝑔 °𝐶 ) Energía ganada por la salchicha (J) Energía cedida por el agua (J)

2,67 518 -518

Tabla 8. Análisis estadístico del calor específico experimental hallado en la calorimetría de una muestra de salchicha Desviación estándar Promedio de calor específico experimental (𝐽⁄𝑔 °𝐶 ) Calor específico teórico (𝐽⁄𝑔 °𝐶 ) Porcentaje de error (%)

0,0141 2,68 3,3

6.3 Calorimetría de la disolución de una sal Tabla 10. Resultados obtenidos en la calorimetría de la disolución de cloruro de calcio Masa de la solución (g) Variación de la temperatura (°𝐶) Entalpía experimental de la solución (KJ/mol) Entalpía teórica de la solución (KJ/mol) Porcentaje de error (%)

74,90 ± 0,002 4,0 −27,85 -81,3 65,7

7. Cálculos

19 7.1. Calorimetría de una muestra solida

6.2. Calorimetría de la combustión de alcohol Tabla 9. Resultados obtenidos en la calorimetría de la combustión de alcohol al 70% Masa del sistema (g) Calor específico del sistema (𝐽⁄𝑔 °𝐶 ) Variación de la temperatura (°𝐶) Energía necesaria para calentar el sistema (KJ) Masa de alcohol quemado (g) Energía que aporta el alcohol quemado (KJ) Masa de agua evaporada (g) Energía gastada en evaporar el agua (KJ) Eficiencia de transferencia de energía (%)

203,692 ± 0,002 4,00

Los resultados consignados en la tabla 6 se obtienen mediante los siguientes cálculos: La masa de los 50 mL de agua en el calorímetro se obtiene despejando la densidad del H2O a 18 ℃ (0,998596 g/mL) 𝑚𝐻2𝑂 = 0,998596

𝑔 × 50,00 𝑚𝐿 = 49,93 𝑔 𝑚𝐿

10,0 8,15 1,614 ± 0,002 -48,02 0,251

0,6447 18,31

La variación de la temperatura del agua es la diferencia entre la temperatura final del sistema4 y la temperatura del agua (tabla 1): 18,0 ℃ − 15,5℃ = −2,5℃ La variación de la temperatura de la salchicha es la diferencia entre la temperatura incial y la temperatura final (tabla 1): 0,0℃ − 15,5℃ = −15,5℃ El calor específico de la salchicha se obtiene con base en la siguiente ecuación: 𝑄 = 𝑚 × 𝑐̂ × ∆𝑡 (𝟏)

𝑄 = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑐̂ = 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑚 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 ∆𝑡 = 𝑑𝑒𝑙𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 4

La temperatura final es la media de las tres temperaturas más bajas presentadas, según especifica la guía

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -6 de 9 𝑥̅ =

Igualando la energía ganada por la salchicha y la energía aportada por el agua y despejando, se tiene que: 𝑚𝐻2𝑂 × 𝑐̂𝐻2𝑂 × ∆𝑡𝐻2𝑜 = 𝑚𝑠 × 𝑐̂𝑠 × ∆𝑡𝑠 𝑐̂𝑠 =

𝑚𝐻2𝑂 × 𝑐̂𝐻2𝑂 × ∆𝑡𝐻2𝑜 𝑚𝑠 × ∆𝑡𝑠

De esta manera y teniendo en cuenta que el calor específico del agua es 4,184 , se tiene que: 𝑐̂𝑠𝑎𝑙𝑐ℎ𝑖𝑐ℎ𝑎 =

𝑥̅ =

2,69 𝐽⁄𝑔 ℃ + 2,67 𝐽⁄𝑔 ℃ = 2,68 𝐽⁄𝑔 ℃ 2

Considerando que el valor del calor específico del cuerpo humano es de 3,3 (𝐽⁄𝑔 °𝐶 ) y que el calor específico hallado se desea comparar con este valor teórico, se puede hallar el porcentaje de error del valor experimental con base a la siguiente ecuación:

49,93𝑔 × 4,184 𝐽⁄𝑔 ℃ × 2,5℃ 𝐽 = 2,69 12,5052 × 15,5℃ 𝑔℃ % 𝑑𝑒 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

Con la ecuación (1) se obtienen la energía ganada por la salchicha y la energía aportada por el agua, respectivamente: 𝑄𝑠𝑎𝑙𝑐ℎ𝑖𝑐ℎ𝑎

𝑘𝐽 = 12,5052 𝑔 × 2,69 × 15,5℃ = 522𝐽 𝑔°𝐶

𝑄𝐻2𝑜 = 49,93𝑔 × 4,184

𝑘𝐽 × −2,5℃ = −522𝐽 𝑔°𝐶

A la gráfica de la variación de la temperatura de la salchicha en el tiempo (figura 3) se le aplica el método del paralelogramo con el fin de determinar el punto de la temperatura final. Al analizarlo con las herramientas del programa SciDAvis se obtiene que la coordenada de dicho punto es (97.59, 15.52), es decir que la temperatura final es de 15,52℃. Con base a esta temperatura final se realizan los cálculos para obtener los resultados de la tabla 7, siguiendo el mismo procedimiento descrito anteriormente para los resultados de la tabla 6.

∑𝑛𝑖=1 𝑥𝑖 (𝟑) 𝑛

% 𝑑𝑒 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 (𝟒) 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 × 100 2,68 𝐽⁄𝑔 ℃ − 3,3 𝐽⁄𝑔 ℃ × 100 = 19% 3,3 𝐽⁄𝑔 ℃

7.2. Calorimetría de la combustión de alcohol Los resultados consignados en la tabla 9 se obtienen mediante los siguientes cálculos: El calor específico del sistema es la suma del calor específico de la lata y del agua según la proporción en la que se encuentran con respecto a la masa total del sistema (tabla 3). El calor específico del agua es 4,184 𝐽⁄𝑔 ℃ y el calor específico del aluminio es 0,897 𝐽⁄𝑔 ℃. De esta manera: 4,184 𝐽⁄𝑔 ℃ × 192,386𝑔 203,692𝑔 0,897 𝐽⁄𝑔 ℃ × 11,306𝑔 + = 4,00 𝐽⁄𝑔 ℃ 203,692𝑔

𝑐̂𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = El análisis estadístico de los datos consignado en la tabla 8 se obtiene mediante los siguientes cálculos: Para hallar la desviación estándar de los datos obtenidos del calor específico de la salchicha se aplica la siguiente ecuación: ∑𝑛𝑥 (𝑥𝑖 − 𝑥̅ )2 𝑆= √ 𝑖 𝑛−1

𝑆=√

(𝟐)

(2,70 − 2,69)2 + (2,67 − 2,69)2 2−1

La variación de la temperatura es la diferencia entre la temperatura final del sistema (tabla 4) y la temperatura incial del agua (tabla 3 ): 18,0 ℃ − 28,0℃ = 10,0℃ Para hallar la energía necesaria para calentar el sistema se aplica la ecuación (1) y así se obtiene que:

= 0,0141

El calor específico promedio de la salchicha es la suma de los dos valores obtenidos, dividida por dos:

𝑄 = 203,692 𝑔 × 4,00

𝐽 1𝐾𝐽 × × 10,0℃ = 8,15𝐾𝐽 𝑔°𝐶 1000𝐽

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -7 de 9 La masa de alcohol quemado es la diferencia entre la masa de alcohol antes de la combustión (tabla 3) y la masa de alcohol después de la combustión (tabla 4). Se debe tener en cuenta que el alcohol se encontraba al 70%:

Los resultados consignados en la tabla 10 se obtienen a partir de los siguientes cálculos: La masa de la disolución corresponde a la suma de la masa de cloruro de calcio y la masa de agua (tabla 5):

(100,791𝑔 − 98,485𝑔)0,70 = 1,614𝑔 69,90𝑔𝑎𝑔𝑢𝑎 + 5,000𝑔𝐶𝑎𝐶𝑙2 = 74,90𝑔 Teniendo la masa de alcohol quemado y sabiendo que la entalpía de combustión del etanol es de -1370,7 KJ/mol, se despeja la entalpía para obtener la energía que el alcohol aporta: −1370,7

La variación de la temperatura es la diferencia entre la temperatura final de la solución y la temperatura incial del agua (tabla 5):

𝐾𝐽 1 𝑚𝑜𝑙 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 × × 1,614 𝑔 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑚𝑜𝑙 46,07 𝑔 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 = −48,02 𝐾𝐽

La masa de agua evaporada es la diferencia entre la masa de agua antes de la combustión (tabla 3) y la masa de agua después de la combustión (tabla 4):

192,386𝑔 − 192,135g = 0,251𝑔 Para calcular la energía que se consume en evaporar el agua se aplica la ecuación 1 tiene en cuenta que la masa del agua evaporada, el calor específico del agua y que la variación de la temperatura se da entre la temperatura de ebullición del agua en Bogotá (92℃) y la temperatura incial: 𝑄 = 0,251𝑔 × 4,184

𝐽 × (18,00℃ − 92,0℃) = 77,71𝐽 𝑔°𝐶

Sin embargo, se debe tener en cuenta que hay un valor de energía necesario para elevar la temperatura del agua a su punto de ebullición: 2257 𝐾 𝐽⁄𝐾𝑔 . Despejando este valor se tiene que para elevar 0,251 g de agua a su punto de ebullición se necesita: 𝑗 × 0,251𝑔 = 567𝐽 𝑔 Entonces, la energía total necesaria para evaporar dicha masa de agua es: 2257

(77,71𝐽 + 567𝐽) ×

1𝐾𝐽 = 0,6447𝐾𝐽 1000𝐽

La eficiencia de transferencia del sistema se calcula hallando el porcentaje de la energía que se necesita para evaporar el agua y calentar el sistema respecto a la energía que aporta la combustión de etanol: (0,6447𝐾𝐽 + 8,15𝐾𝐽) × 100 = 18, ,31% 48,02 7.3 Calorimetría de la disolución de una sal

22,0℃ − 10℃ = 4℃ La entalpía de la solución se calcula tomando como calor específico 4,186 𝐽⁄𝑔 ℃con base en la siguiente ecuación: 𝐻=

𝑄 (𝟓) 𝑚𝑜𝑙

𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑄 = 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑚𝑜𝑙 = 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐽 1𝐾𝐽 × × 4,0℃ 𝑔°𝐶 1000𝐽 1 𝑚𝑜𝑙 5,000𝑔 × 111,1 𝑔 = −27,85𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙

74,90𝑔 × 4,184 𝐻=

Considerando que el valor real de la entalpía de la solución de cloruro de calcio es de -81,3 KJ/mol, se puede hallar el porcentaje de error del valor experimental con base a la siguiente ecuación 4:

% 𝑑𝑒 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

27,85𝐾𝐽 − 81,3𝐾𝐽 × 100 = 65,7% 81,3𝐾𝐽

8. Análisis de resultados 7.1. Calorimetría de una muestra solida La variación de la temperatura del agua, con y sin el análisis de la gráfica, toma un valor negativo, mientras que la de la salchicha tiene un valor positivo. Esto se debe a que el agua, por ser la sustancia más caliente, desprende calor disminuyendo su temperatura; por otro lado la salchicha, por ser el objeto más frio, absorbe el calor aumentando su temperatura.

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -8 de 9 La energía aportada por el agua, con y sin el análisis de la gráfica, corresponde a la misma cantidad de energía ganada por la salchicha. Estos resultados cumplen con la primera ley de la termodinámica: la energía se conserva, es decir que la cantidad que se pierde es igual a la cantidad que se gana. Los valores obtenidos del calor específico de la salchicha sin y con el análisis de la gráfica presentan una desviación estándar baja de 0,0141; varían en menos de un 1%. Esto indica que los resultados son precisos y que por ende, la media o promedio de los mismos es un dato confiable. El calor específico de la salchicha es de 2,68 𝐽⁄𝑔 ℃, es decir que para elevar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de dicha salchicha se necesitan 2,68 J. Al comparar este valor con el calor específico del cuerpo humano (3,3 𝐽⁄𝑔 ℃), se obtiene un error del 19%.; esto significa que el resultado no es muy exacto. Existen una serie de razones que justifican este error: en primer lugar, el calorímetro utilizado no es un sistema adiabático perfecto y permite la transferencia de calor con el entorno; en segundo lugar, la posición del termómetro dificultaba determinar la temperatura, por lo cual se pudo realizar una lectura incorrecta de la misma; en último lugar, las características de la envoltura difieren a las del cuerpo humano, por lo que no se puede considerar el calor específico de este cárnico como exactamente el calor específico del cuerpo sino como un valor aproximado.

de la entalpía indica que el proceso químico es exotérmico, es decir que desprende calor. El valor real de la entalpía de la solución de cloruro de calcio es de -81,3 KJ/mol; es decir que la solución realmente desprende 81,3 KJ de energía calorífica cuando se forma un mol de compuesto a partir de sus elementos. La diferencia entre el valor experimental y el valor teórico da como resultado un porcentaje de error del 65,7%; esto significa que valor experimental es muy inexacto. Esto se puede deber a dos razones principalmente: en primer lugar, la cantidad de cloruro de calcio diluido fue relativamente pequeña y no permitió apreciar una variación cuantiosa de la temperatura; en segundo lugar, se debe tener en cuenta que el calorímetro no es perfectamente adiabático, por lo que parte de la energía calorífica pudo haber disipada en el ambiente, y por ende no pudo ser valorada cuantitativamente.

9. Conclusiones 

La muestra sólida analizada calorimétricamente es una salchicha comercial. Una muestra de este cárnico es sometida a un cambio de temperatura al pasarlo de un baño helado (0℃) a un baño al clima (18℃). En este sistema la salchicha, que es el objeto más frío recibe energía calorífica del agua, que es el objeto más caliente. Se determina que el calor específico de la salchicha es de 2,68 𝐽⁄𝑔 ℃, es decir que para elevar en un grado centígrado la temperatura de un gramo de dicha salchicha se necesitan 2,68 J. Al comparar este valor con el calor específico del cuerpo humano (3,3 𝐽⁄𝑔 ℃), se obtiene un error del 19%.



Se analiza la calorimetría de dos procesos químicos: la combustión de alcohol y la disolución de cloruro de calcio. En la combustión, el alcohol aporta -48,02 KJ al sistema, de los cuales 8,15 KJ se utilizan para calentarlo y 0,6447KJ para evaporar parte del agua dentro de la lata. Teniendo en cuenta que la cantidad de energía aportada es mayor que la cantidad necesaria o transferida, se obtiene un porcentaje bajo de eficiencia de transferencia de energía del 18,31%. En la dilución de cloruro de calcio en agua se calcula que la entalpía de la disolución es −27,85𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙 y que por su valor negativo el proceso se considera como uno exotérmico, es decir que libera energía calorífica. Al compararlo con el valor teórico de la entalpía se obtiene un porcentaje de error del 65,7%

7.2. Calorimetría de la combustión de alcohol La energía que aporta el alcohol al sistema (-48,02 KJ) es mayor que la energía necesaria para calentar dicho sistema (8,15 KJ) y para evaporar el agua dentro de la lata (0,6447KJ). Debido a esto, se obtiene un porcentaje de eficiencia de transferencia de energía del 18,31%, el cual indica una eficiencia muy baja. Esto se debe a que la combustión se realiza al aire libre, lo que permite que mucha de la energía producida se disipe en el ambiente y no sea transferida al sistema. También puede contarse como factor de tan baja eficiencia la distancia entre la llama y la lata con agua: una mayor distancia entre ellos hace que el calor que llegue al sistema sea sustancialmente menor al aportado, pues una gran ya pudo haber sido perdido o disipado. Además de esto, se debe tener en cuenta que existe un límite de eficiencia en cualquier proceso, pues es inevitable la pérdida de energía. 7.3 Calorimetría de la disolución de una sal La entalpía experimental de la disolución de cloruro de calcio tiene un valor de −27,85𝐾𝐽/𝑚𝑜𝑙; es decir que la solución desprende 25,85 KJ de energía calorífica cuando se forma un mol de compuesto a partir de sus elementos. El valor negativo

Práctica No. 8 Medidas calorimétricas -9 de 9 10. Bibliografía Brown, Lemay y Bursten (2004). Termoquímica. En:Química la ciencia central México: Pearson Educación. 9a Edición. Pg. 154-175 Garritz, A., Chamiso J ( 2001) Termoquímica: procesos exotérmicos y endotérmicos. En: Tu y la química. Perason Education Pg 568-600 Gillespie, R. (1988) Líquidos, agua, disoluciones y fuerzas intermoleculares. En: Química. Reverte ed. Chang, R (2002). Química. Mcgraw-hill interamericana editores. 7a edición

11. Pregunta de reflexión

¿Por qué no se le debe retirar la envoltura a la salchicha? La envoltura de la salchicha es una imitación sintética de una tripa natural es, en otras palabras, la piel del cárnico. Debido a esto, le permite ser comparable con la piel del cuerpo humano, llegando a ser su calor específico similar a la del cuerpo. El retirar la envoltura de la salchicha, sería entonces retirar el objeto que le permite al experimentador realizar la comparación del calor específico hallado con la del cuerpo humano.