Práctica 5 de termodinámica de las sustancias puras

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE FORMACION BASICA
DEPARTAMENTO DE TERMODINAMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS

PRACTICA 5

DETERMINACION DEL CALOR TOTAL EN UN PROCESO DE FUSION DE UNA SUSTANCIA PURA.

OBJETIVOS:
A través de un experimento, utilizando un calorímetro Cenco a presión constante, el estudiante obtendrádatos de masas y temperaturas, para calcular el calor total involucrado en un proceso de fusión de hielo y determinar si el calorímetro utilizado es adiabático.
DESARROLLO EXPERIMENTAL.
Material y equipo de sustancias.
* Calorímetro Cenco
* Balanza granataria
* Probeta de 250 ml
* Termómetro de -35 a 50oC
* Agua y hielo
Procedimiento
1.- mide la temperatura ambiente(tamb)
2.- pesa el vaso interior del calorímetro incluyendo el agitador, (mal)
3.- Mide 170 ml de agua (Vagua)
4.- Introduce el Vagua al vaso interior del calorímetro.
5.- Tapa, agita verticalmente durante 30 segundos y anota la temperatura del agua (tf)
6.- Destapa el calorímetro, agrega a este 2 cubos de hielo, agita sujetando el calorímetro sobre la tapa hasta que la temperatura ya no cambie(aproximadamente 5 minutos) y registra la temperatura final (tf)
7.- Introduce el agua contenida en el calorímetro a la probeta y mide el volumen final de agua total (Vf)
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES
Temperatura ambiente (tamb) en °C | Masa del aluminio (mAl) en g | Volumen del agua inicial (Vagua) en mL | Temperatura inicial (ti) en °C | Temperatura Final (tf) en °C | Volumen del aguafinal (Vf) en mL |
27 | 68.5 | 170 | 26 | 3 | 235 |

Cálculos.
1.-Calcula la densidad del agua a la temperatura inicial
ρaguatinicial=0.99998+3.5x10-5ti-6x10-6(ti)2
ρaguatinicial=0.99998+3.5x10-526℃-6x10-6(26℃)2
ρaguatinicial=0.996834gml
2.-Calcula la masa inicial del agua inicial en gramos
magua inicial=ρagua ti(Vagua)
magua inicial=0.996834gml 170ml
magua inicial=169.46178g
3.-Calcula la cantidad de agua inicial en mol (nagua)
nagua (inicial)=magua (inicial)Magua
nagua (inicial)=169.46178g18gmol
nagua (inicial)=9.414543333mol

4.-Calcula la temperatura media (Tm) en Kelvin
Tm=Ti+Tf2
Tm=299.15K+276.152
Tm=287.65K
5.= Calcula la capacidad calorífica del agua (Cp (m)) a la temperatura media sustituyendo Tm en Kelvin en la siguiente expresiónCpmagua=R(8.712+1.25x10-3Tm-0.18x10-6Tm2)
Cpmagua=8.314JmolK(8.712+1.25x10-3(287.65K)-0.18x10=6287.65K2
Cpmagua=75.29714479JmolK
6.- Calcula el calor en J que cede el agua inicial (Q agua inicial) al hielo
Qagua inicial=nagua inicialCpmaguatf-ti
Qagua inicial=9.414543333mol75.29714479JmolK276.15K-299.15K
Qagua inicial=-16304.42935 J
7.-Calcula la cantidad del aluminio en mol
nAl=mAlMAl
nAl=68.5g27gmolnAl=2.53703mol
8.- Calcula la capacidad calorífica molar del aluminio sustituyendo tm en kelvin en la siguiente expresión
Cp(m Al)=R(2.4172+1.621x10-3Tm)
Cp(m Al)=8.314Jmol K(2.4172+1.621x10-3(287.65K))
Cp(m Al)=23.97325812Jmol K
9.-Calcula el calor que cede el aluminio al hielo
QAl=nAlCpm Al(tf-ti)
QAl=2.53703mol23.97325812Jmol K276.15K-299.15K
QAl=-1398.884006J
10.-Calcula la densidad delagua a la temperatura final.
ρagua (t final)=0.99998+3.5x10-5tf-6x10-6(tf)2
ρagua (t final)=0.99998+3.5x10-53-6x10-6(3)2
ρagua (t final)=1.000031gmL
11.- Calcula la masa del agua final.
magua final=(ρagua t final)(Vf)
magua final=(1.000031gmL)(235 mL)
magua final=235.007285 g
12.- Calcula la cantidad de agua final en mol
n final=magua finalm agua
n final=235.007285 g18gmol
nfinal=13.05596028 mol
13.- Calcula la cantidad de agua de fusión en mol
nagua de fusión=nagua final-ninicial
nagua de fusión=13.05596028 mol-9.414543333mol
nagua de fusión=3.641416945 mol
14.- Calcula la temperatura promedio del agua de fusión en K
Tprom=Tf+273.152
Tprom=276.15+273.152
Tprom=274.65 k
15.- Calcula la capacidad calorífica del agua de fusión del hielo a Tprom

Cpm(agua de...