Práctica Experimental de La Calorimetría

PRÁCTICA EXPERIMENTAL DE LA CALORIMETRÍA
CAPACIDADES A DESARROLLAR
- Aplicar el desarrollo experimental para calcular la capacidad calorífica de un calorímetro

- Calcular el calor de fusión del hielo experimentalmente haciendo uso de calorímetro.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Calorímetro
Es un aparato que se utiliza para medir cambios de Calor a presión constante (Entalpía). El más sencillo
de estos aparatos consta de dos recipientes, uno dentro del otro, aislados con material no conductor (no
metálico) e incluso se puede usar vacío para aislar los vasos. Con el aislamiento se minimiza el
intercambio de calor con el medio exterior. El aislante puede ser algodón, tecnopor o vacío circundante
(aire).
El fluido para medir el intercambio térmico generalmente es agua. Para determinar calores específicos
se coloca el agua dentro del recipiente interior. Para determinar calores de reacción el agua se coloca en
el recipiente exterior. A partir del cambio de temperatura del agua se puede determinar el calor
liberado o absorbido en el proceso. La ecuación que se emplea es
Q = m Cp (T2 – T1)
donde m es masa del agua, Cp = 1cal/g°C, T2 es la temperatura final y T1 es la inicial.
Componentes del Calorímetro
El recipiente se equipa con un agitador y un termómetro. El calorímetro se protege con algún tipo de
aislamiento, de tal modo que minimice el intercambio de calor con el medio exterior. El aislamiento
puede ser de lana, asbesto, algodón o teknopor
Fundamentos del Calorímetro
Los calorímetros se utilizan para medir los cambios que ocurren en la energía interna o en la entalpia,
cuando el sistema cambia de un estado inicial a un estado final. Estos datos se utilizan en cálculos
termodinámicos y termoquímica.
Los calorímetros pueden usarse cualitativamente para detectar los procesos exotérmicos y
endotérmicos, y cuantitativamente para determinar la extensión del proceso que está ocurriendo.
Pueden ser aplicados al estudio de las propiedades del equilibrio de la materia, así como al estudio de
las velocidades de cambio en estados que no están en equilibrio.
Los cambios de fase, en estudios calorimétricos de sistemas condensados, han producido uno de los
datos más útiles sobre la temperatura de equilibrio para estos cambios, así como la estimación de la
pureza de la muestra.
PROCEDIMIENTO
PRÁCTICA EXPERIMENTAL
Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una transferencia de energía en
forma de calor desde el más caliente al más frío. Dicho tránsito de energía se mantiene hasta que se
igualan las temperaturas, cuando se dice que ha alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad de calor Q
que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el frío, responde a la expresión:
Q = mC ∆ T donde m es la masa del líquido, Ce su calor específico y ∆T la variación de temperatura que

experimentan.
MEDIDA DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN CALORÍMETRO
Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura. Previo a

toda experiencia es necesario calibrarlo, esto es, determinar su capacidad calorífica. Para realizar el
calibrado, se mezclan cierta cantidad de agua fría con agua caliente y se mide la temperatura de
equilibrio. Durante este proceso una parte de la energía cedida por el agua caliente es absorbida por el
vaso del calorímetro que eleva su temperatura desde T2 a Te.
En consecuencia, como en el calorímetro no se producen pérdidas de energía hacia el exterior, la

variación del conjunto formado por el calorímetro y las cantidades de agua será nula, por lo que se
puede escribir
m1 (Te − T1 )+ CK (Te − T2) + m2 (Te −T2 )= 0 (1)
donde CK es la capacidad calorífica del calorímetro, esto es, cuánto calor absorbe por grado de aumento
en la temperatura. Además, se ha tomado el calor específico del agua como 1 cal/g K
La figura ilustra el montaje que debe disponerse para realizar esta práctica. Coloque 200ml de agua del
grifo, medidos cuidadosamente con la probeta en el calorímetro y tápese colocando el termómetro y el
agitador. Al cabo de cierto tiempo anótese su temperatura (T2).
Coloque por otra parte 200 ml de agua, también medidos con la probeta, en el Erlenmeyer que se
sujetará al soporte mediante la pinza y la varilla. En él se introduce un termómetro suspendido de la
placa soporte sin que llegue a tocar el fondo del vaso.
Se calienta esta agua hasta alcanzar unos 40 0C, y a continuación se vierte en el calorímetro, procurando
anotar su temperatura (T1) justo antes de introducirse en el mismo. Una vez ambas porciones de agua
se encuentran en el calorímetro, se agita ligeramente y se lee la temperatura de equilibrio Te al cabo de
un minuto (o el tiempo requerido para que la lectura del termómetro se mantenga estable).
En la medida de lo posible inténtese apreciar hasta la mitad de grado en la lectura de las temperaturas.
Se propone realizar dos experiencias semejantes utilizando en cada una de ellas diferentes cantidades
de agua caliente y fría.
1. Masa de agua fría = m2 = 200 g + masa de agua caliente = ma = 200 g
2. Masa de agua fría = m2 = 150 g + masa de agua caliente = ma = 150 g
1. Efectuando los cálculos que se derivan de la expresión (1), se determina el valor de la capacidad
calorífica CK. La capacidad calorífica del calorímetro se asigna al valor medio de los dos valores
encontrados. Expresar los resultados en calorías y en unidades del Sistema Internacional, sabiendo que
1cal = 4,185 J.
2. MEDIDA DEL CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO
El calor latente de fusión ΔHf se define como la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para
fundir un sólido que coexiste con el líquido a la temperatura de fusión.
Por lo tanto, la energía total en forma de calor QF necesaria para fundir una masa m de hielo se
encuentra en agua a la temperatura de 0 °C vendrá dada por: QF = ΔHf ⋅m
El valor experimental aceptado para el calor latente de fusión del hielo es ΔHf = 80 cal/ g =
3.34x 10 5 J/kg
Al realizar la medida experimental de ΔHf debemos asegurarnos de que el hielo se encuentre

precisamente a 0°C, por lo que si el hielo se saca de un congelador se deberá dejarlo alcanzar la
coexistencia con el agua.
Procedimiento experimental
Se calientan en un matraz unos 200 ml de agua hasta unos 30°C, que se controla con un termómetro. De
esta agua templada se toman exactamente V1=150ml medidos en una probeta enrasando con un
cuentagotas. Esta cantidad de agua M1=150g se decanta en el calorímetro, midiéndose al cabo de unos
minutos la temperatura de equilibrio T1 de agua y calorímetro. Por otra parte, se toma una cantidad de
hielo picado o, en su defecto, varios cubitos de hielo que se trocean envolviéndolos con un paño y
golpeándolos contra el suelo, procurando que esté lo más seco posible antes de echarlo en el
calorímetro. La masa de hielo M2 se medirá posteriormente una vez fundido a partir del incremento del
volumen total del agua en el calorímetro. Seguidamente se agita el calorímetro y al cabo de unos
minutos se anota la temperatura Te del equilibrio, que deberá ser necesariamente superior a 0°C; de lo
contrario se deberá repetir la experiencia con menor cantidad de hielo. Es conveniente aproximar las
medidas de las temperaturas hasta medio grado, aunque, en rigor la escala sólo permita lecturas de
unidades de grado.
Recogida de datos
El volumen de agua procedente del hielo fundido V2 se obtiene midiendo el volumen total de agua en el
calorímetro de manera que V2 = VA - V1. La masa M2 de hielo vendrá entonces dada por m2 = V2 ⋅ρ,
tomando ρ = 1.0 g/ml, para la densidad del agua a temperatura ambiente.
Cálculos
El cálculo de ΔHF = Qf /m2 se lleva a cabo utilizando la expresión calorimétrica:
m1 ⋅Ce ⋅ (TE - T1) + CK ⋅ (TE - T1) + QF + m2 ⋅Ce ⋅ (TE - T2) = 0 (2)
siendo Ce= 1.0 cal/(g °C) y CK la capacidad calorífica del calorímetro, obtenida en la primera parte de la
práctica. Expresar el valor obtenido para ΔHf en unidades del Sistema Internacional. Comparar dicho
valor con el valor experimental aceptado para el calor de fusión del hielo = 80 cal/g K.
MATERIALES Y REACTIVOS
- Soporte 1 por grupo (5 grupos)

- Rejillas (1 por grupo)
- Aros (1 por grupo)
- Matraz Erlenmeyer 250 ml (2 por grupo)
- Termómetro (1 por grupo)
- Cocinilla (1 por grupo)
- Balanza
- Varilla (1 por grupo)

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PRÁCTICA EXPERIMENTAL DE LA CALORIMETRÍA

- Aplicar el desarrollo experimental para calcular la capacidad calorífica de un calorímetro

donde m es masa del agua, Cp = 1cal/g°C, T2 es la temperatura final y T1 es la inicial.

Componentes del Calorímetro

Q = mC ∆ T donde m es la masa del líquido, Ce su calor específico y ∆T la variación de temperatura que

MEDIDA DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN CALORÍMETRO

Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura. Previo a

En consecuencia, como en el calorímetro no se producen pérdidas de energía hacia el exterior, la

m1 (Te − T1 )+ CK (Te − T2) + m2 (Te −T2 )= 0 (1)

1. Masa de agua fría = m2 = 200 g + masa de agua caliente = ma = 200 g

2. Masa de agua fría = m2 = 150 g + masa de agua caliente = ma = 150 g

2. MEDIDA DEL CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO

Al realizar la medida experimental de ΔHf debemos asegurarnos de que el hielo se encuentre

El cálculo de ΔHF = Qf /m2 se lleva a cabo utilizando la expresión calorimétrica:

m1 ⋅Ce ⋅ (TE - T1) + CK ⋅ (TE - T1) + QF + m2 ⋅Ce ⋅ (TE - T2) = 0 (2)

- Soporte 1 por grupo (5 grupos)

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