BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD EN CIENCIAS BIOLÓGICAS

ÁREA DE FISICOQUÍMICA

LICENCIATURA EN BIOTECNOLOGÍA

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA 1

EQUIPO #1

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

BALTAZAR ZÚÑIGA EDGAR

ESTUDILLO GÓMEZ JUAN CARLOS

LEZAMA CRUZ SHAURON GISELL

PROFESOR: DR. MARIO GONZÁLEZ PEREA

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: A 04 DE MARZO DEL 2022

FECHA DE ENTREGA DEL REPORTE: A 10 DE FEBRERO DEL 2022

TÍTULO DE LA PRÁCTICA:

Práctica 3: Capacidad calorífica y entalpía de fusión

OBJETIVOS:

Determinar la capacidad calorífica de un calorímetro casero y la entalpia de fusión del

hielo .

INTRODUCCIÓN:

La masa es la cantidad de materia que se encuentra contenida en un objeto se puede

representar en unidades de g, kg, entre las más conocidas. El calor es una forma de

energía que se puede transformar en otra dependiendo del sistema termodinámico

donde se encuentre, misma que está representada por las unidades de Julios, kcal, o

simplemente calorías. La temperatura es una magnitud escalar la cual representa la

ausencia o presencia del calor o frio y se denota con las unidades de grados Celsius

o Fahrenheit. El calor especifico se describe como la cantidad de calor que requiere

un sistema para variar su temperatura en relación a la masa de dicho objeto y en el

sistema internacional de unidades se representa con Julios por kilogramo entre los

grados Kelvin. La capacidad calorífica es un término con el cual nos referimos a la

capacidad que presenta una sustancia o un objeto para retener o conservar calor

desprendida por otro sistema con el que se encuentra interactuando. El calorímetro

es un instrumento aplicado en el campo de la termodinámica que nos permite saber

la cantidad de calor resultante o la transferencia de calor en un proceso

termodinámico de un cuerpo a otro. La entalpía de fusión se puede describir con las

definiciones anteriores ya que es la cantidad de energía necesaria para la conversión

de una sustancia en estado sólido a liquido o viceversa.

HIPÓTESIS:

Al determinar la capacidad calorífica del calorímetro casero y la entalpia de fusión del

hielo el porcentaje de error de dicho experimento será muy alto, esto debido a que el

calorímetro utilizado no se encuentra estandarizado.

MÉTODO EXPERIMENTAL:

Calorimetría

Análisis gravimétrico

MATERIALES :

1 Calorímetro casero

1 Probeta de 100 ml

1 Parrilla

1 Termómetro

1 Vaso de precipitados de 250 ml

1 Balanza analítica

SUSTANCIAS:

Agua destilada

Hielo

DESARROLLO EXPERIMENTAL:
 Imagen 1.- Desarrollo experimental

Imagen 1.- Desarrollo experimental

Imagen 1.- Esquema sobre el desarrollo de la practica.

DATOS EXPERIMENTALES:

Calorímetro 1:

Experimento 1

Tabla 1.- Datos obtenidos en la fase 1 de la practica

Masa Temperatura Volumen
Calorímetro vacío 88.02 g 22°C
Calorímetro con agua fría 188.24 g 20°C
Calorímetro con agua 246.7 g 30°C
caliente y fría.
Agua fría 100.2 g --- 100 mL
Agua Caliente 58.43 g 48°C 60 mL
Tabla 1.- Datos obtenidos al realizar la mezcla de agua caliente con agua fría dentro del
calorímetro

Tabla 2.-Datos obtenidos en la fase 2 del experimento

Masa Temperatura
Calorímetro con la mezcla del agua 246.7 g 30°C
Calorímetro con la mezcla del agua y 264.8 g 18°C
el hielo
Hielo 18.09 g 0°C
Tabla 2.- Datos obtenidos al agregar el cubo de hielo a las mezclas de agua.
Experimento 2

Tabla 3.- Datos obtenidos en la fase 1 de la practica

Masa Temperatura Volumen
Calorímetro vacío 93.55 ---
Calorímetro con agua fría 192.04 20°C
Calorímetro con agua 250.11 29°C
caliente y fría.
Agua fría 98.49 --- 100mL
Agua Caliente 58.07 45°C 60mL
Tabla 3.- Datos obtenidos al realizar la mezcla de agua caliente con agua fria dentro del
calorímetro en el experimento de verificación.

Tabla 4.-Datos obtenidos en la fase 2 del experimento

Masa Temperatura
Calorímetro con la mezcla del agua 250.11 g 29°C
Calorímetro con la mezcla del agua y 273.23 g 18°C
el hielo
Hielo 23.12 g 0°C
Tabla 4.- Datos obtenidos al agregar el cubo de hielo a las mezclas de agua. En el
experimento de verificación

Calorímetro 2:

Experimento 1

Tabla 5.- Datos obtenidos en la fase 1 de la practica

Masa Temperatura Volumen
Calorímetro vacío 71.4 g 21°C
Calorímetro con agua fría 169.8 g 20°C
Calorímetro con agua 226.76 g 30°C
caliente y fría.
Agua fría 98.7 g --- 100 mL
Agua Caliente 56.96 g 48°C 60 mL
Tabla 5.- Datos obtenidos al realizar la mezcla de agua caliente con agua fría dentro del
segundo calorímetro

Tabla 6.-Datos obtenidos en la fase 2 del experimento

Masa Temperatura
Calorímetro con la mezcla del agua 226.76 g 31°C
Calorímetro con la mezcla del agua y 245.06 19°C
el hielo
Hielo 18.3 g 0°c
Tabla 6.- Datos obtenidos al agregar el cubo de hielo a las mezclas de agua.
Experimento 2

Tabla 7.- Datos obtenidos en la fase 1 de la practica

Masa Temperatura Volumen
Calorímetro vacío 71.13 g 20°C
Calorímetro con agua fría 170.92 g 20°C
Calorímetro con agua 229 g 29°C
caliente y fría.
Agua fría 99.79 g --- 100 mL
Agua Caliente 58.08 g 45°C 60 mL
Tabla 7.- Datos obtenidos al realizar la mezcla de agua caliente con agua fría dentro del
segundo calorímetro.

Tabla 8.-Datos obtenidos en la fase 2 del experimento

Masa Temperatura
Calorímetro con la mezcla del agua 229 g 29°C
Calorímetro con la mezcla del agua y 250.41 g 17°C
el hielo
Hielo 21.41 g 0°C
Tabla 8.- Datos obtenidos al agregar el cubo de hielo a las mezclas de agua. En el
experimento de verificación.

CÁLCULOS Y RESULTADOS:

[𝑚 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒][Δ𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = −𝐶𝑎 + 𝑚 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟𝑖𝑎
[Δ𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑓𝑟𝑖𝑎]

𝑚ℎ ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 𝑚ℎ ⋅ 𝐶𝑎 ⋅ Δ𝑇ℎ = [(𝑚𝑇𝑎𝑔𝑢𝑎)(𝐶𝑎 + 𝐶𝑐𝑎𝑙)][Δ𝑇 𝑎𝑚𝑏𝑜𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜𝑠]

exp 𝑒 𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 − 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = ⋅ 100
|𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜|

Calorímetro 1:

Experimento 1

𝑗 [58.43𝑔][30°𝐶 − 48°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 100.2𝑔
𝑔𝐾 [30°𝐶  −  20°𝐶]

𝑗 [58.43𝑔][−18°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 100.2𝑔
𝑔𝐾 [10°𝐶]
 𝑗 [−1051.74 𝑔°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 100.2𝑔
𝑔𝐾 10°𝐶

𝑗
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) [−105.174 𝑔 + 100.2𝑔]
𝑔𝐾

𝐽
𝐶𝑐𝑎𝑙 = 20.8
𝐾

𝐽 𝐽 𝐽
18.09𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 18.09𝑔 ⋅ 4.184 ⋅ 18𝐾 = − [(158.66𝑔) (4.184 + 20.8 )] [−12𝐾]
𝑔𝐾 𝑔𝐾 𝑔𝐾

𝐽 𝐽
18.09𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1362.4𝐽 = − [663.83 + 20.8 ] [−12𝐾]
𝐾 𝐾

𝐽
18.09𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1362.4𝐽 = − [684.63 ] [−12𝐾]
𝐾

18.09𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 = 8215.56𝐽 − 1362.4𝐽

6853.16𝐽 𝐽
Δℎ𝑓𝐻 = = 378.8
18.09𝑔 𝑔

𝐽 𝐽
378.8  𝑔 − 334  𝑔
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = ⋅ 100 = 13.17%
𝐽
|334  𝑔|

Experimento 2

𝑗 [58.07𝑔][29°𝐶 − 45°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 98.49𝑔
𝑔𝐾 [29°𝐶  −  20°𝐶]

𝑗 [58.07𝑔][−16°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 98.49𝑔
𝑔𝐾 [9°𝐶]

𝑗 [−929.12𝑔°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 98.49𝑔
𝑔𝐾 [9°𝐶]

𝑗
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) [−103.24 + 98.49𝑔]
𝑔𝐾
 𝐽
𝐶𝑐𝑎𝑙 = 19.9
𝐾

𝐽 𝐽 𝐽
23.12𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 23.12𝑔 ⋅ 4.184 ⋅ 18𝐾 = − [(156.56𝑔) (4.184 + 19.9 )] [−11𝐾]
𝑔𝐾 𝑔𝐾 𝑔𝐾

𝐽 𝐽
23.12𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1741.21𝐽 = − [655.04 + 19.9 ] [−11𝐾]
𝐾 𝐾

𝐽
23.12𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1741.21𝐽 = − [674.94 ] [−11𝐾]
𝐾

23.12𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 = 7424.34𝐽 − 1741.21𝐽

5683.13𝐽 𝐽
Δℎ𝑓𝐻 = = 245.8
23.12𝑔 𝑔

𝐽 𝐽
245.8  𝑔 − 334  𝑔
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = ⋅ 100 = −26.41%
𝐽
|334  𝑔|

Calorímetro 2:

Experimento 1

𝑗 [56.96 𝑔][30°𝐶 − 48°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 98.7
𝑔𝐾 [30°𝐶 − 20°𝐶]

𝑗 [56.96 𝑔][−18°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 98.7
𝑔𝐾 [10°𝐶]

𝑗 [−1025.28𝑔°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 98.7
𝑔𝐾 [10°𝐶]

𝑗
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) [−102.528 𝑔 + 98.7]
𝑔𝐾

𝐽
𝐶𝑐𝑎𝑙 = 16.01
𝐾
 𝐽 𝐽 𝐽
18.3𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 18.3𝑔 ⋅ 4.184 ⋅ 19𝐾 = − [(155.66𝑔) (4.184 + 16.01 )] [−12𝐾]
𝑔𝐾 𝑔𝐾 𝑔𝐾

𝐽 𝐽
18.3𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1454.8𝐽 = − [645.68 + 16.01 ] [−12𝐾]
𝐾 𝐾

𝐽
18.3𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1454.8𝐽 = − [661.69 ] [−12𝐾]
𝐾

18.3𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 = 7940.3𝐽 − 1454.8𝐽

6485.5𝐽 𝐽
Δℎ𝑓𝐻 = = 354.4
18.3𝑔 𝑔

𝐽 𝐽
354.4  − 334 
𝑔 𝑔
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = ⋅ 100 = 6.12%
𝐽
|334  𝑔|

Experimento 2

𝑗 [58.08𝑔][29°𝐶 − 45°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 99.79𝑔
𝑔𝐾 [29°𝐶  −  20°𝐶]

𝑗 [58.08𝑔][−16°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 99.79𝑔
𝑔𝐾 [9°𝐶]

𝑗 [−929.28𝑔°𝐶]
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) + 99.79𝑔
𝑔𝐾 [9°𝐶]

𝑗
𝐶𝑐𝑎𝑙 = − (4.184 ) [−103.25𝑔 + 99.79𝑔]
𝑔𝐾

𝐽
𝐶𝑐𝑎𝑙 = 14.48
𝐾

𝐽 𝐽 𝐽
21.41𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 21.41𝑔 ⋅ 4.184 ⋅ 17𝐾 = − [(157.87𝑔) (4.184 + 14.48 )] [−12𝐾]
𝑔𝐾 𝑔𝐾 𝑔𝐾

𝐽 𝐽
21.41𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1522.85𝐽 = − [660.53 + 14.48 ] [−12𝐾]
𝐾 𝐾
 𝐽
21.41𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 + 1522.85𝐽 = − [675.01 ] [−12𝐾]
𝐾

21.41𝑔 ⋅ Δℎ𝑓𝐻 = 8100.12𝐽 − 1522.85𝐽

6577.3𝐽 𝐽
Δℎ𝑓𝐻 = = 307.21
21.41𝑔 𝑔

𝐽 𝐽
307.21  𝑔 − 334  𝑔
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = ⋅ 100 = −8.02%
𝐽
|334  𝑔|

Tabla 9.- Resultados

Ccal Entalpia de % error
fusión del Hielo
Calorimetro 1
Experimento 1 20.8 J/K 378.8 J/g 13.17%
Experimento 2 19.9 J/K 245.8 J/g -26.49%
Calorimetro 2
Experimento 1 16.01 J/K 354.4 J/g 6.12%
Experimento 2 14.48 J/K 307.21 J/g -8.02%

Tabla 9.- Resultados finales de todos los experimentos realizados

COMENTARIOS:

Es importante considerar que el calorímetro utilizado en el laboratorio para la

realización de esta práctica es un de tipo casero, que no se encuentra estandarizado.

Al realizar el experimento por duplicado nos sirve como método científico para

comprobar que los datos anteriores han sido correctos, ya que el margen de diferencia

que debe de tener entre los resultados de un primer experimento y el segundo no

tiene que variar demasiado.

Al realizar el pesaje en la balanza analítica es importante verificar que esta se

encuentre calibrada en caso de no ser así proceder primero a calibrarla y

posteriormente utilizarla para obtener el peso de las masas de las sustancias

utilizadas.

En la realización de este experimento pueden influir diferentes variables como la

temperatura, la presión para obtener la capacidad calorífica del calorímetro, mientras

mayor variación de estas variables haya, el resultado de un valor y otro pueden variar.

CONCLUSIONES:

Al realizarse el experimento por duplicado se obtuvieron resultados similares tanto

para el cálculo de la capacidad calorífica como para la entalpia de fusión del hielo,

este resultado se comparó con otro experimento realizado al mismo momento y

condiciones que el anteriormente mencionado. La variación de los resultados

obtenidos se le relaciona con las diferentes masas de los calorímetros utilizados y al

compararse la entalpia de fusión experimental con la teórica el valor fue muy

aproximado y el margen de error fue bajo.

BIBLIOGRAFÍA:

Calor y calorimetría. Departamento de Física Aplicada III. Universidad de Sevilla.

Obtenido de: http://laplace.us.es/wiki/index.php/Calor_y_calorimetr%C3%ADa

CAMBIO DE ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO (CALOR LATENTE DE FUSIÓN

DEL HIELO). Departamento de Termodinámica. UNAM. Obtenido de.

http://depa.fquim.unam.mx/fisiquim/pdf/termo/ENTALPIA%20DE%20FUSION.pdf

Castro, M., González, M. (Enero de 2019). Manual de Laboratorio de Fisicoquímica

I. BUAP.
ENTALPÍA DE FUSIÓN DEL HIELO. Facultad de Educación Universidad

Complutense Geofísica. Obtenido de:

https://webs.ucm.es/info/Geofis/practicas/prac14r.pdf

PRÁCTICA 5. CALORIMETRÍA. FUNDAMENTOS DE QUÍMICA-PRÁCTICA 5.

UPO. 1-6. Obtenido de:

https://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/quimbiotec/FQpractica5.pdf