Practica 6 Termo

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
“ESIQIE”

Laboratorio ‘Termodinámica Básica’

Departamento de Formación Básica Académica de Físico-Química Básicas

PRÁCTICA N° 5 “DETERMINACIÓN DEL CALOR TOTAL EN UN PROCESO DE FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA”

1 P V 41
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EQUIPO 3

17 de octubre de 2012
17 de octubre de2012

PRACTICA N° 6
DETERMINACIÓN DE LA ESPONTANEIDAD DE LA FUSIÓN DE UNA SUSTANCIA PURA

OBJETIVO:
A través de un experimento, utilizando un calorímetro Cenco a presión constante, el estudiante obtendrá datos 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.
Temperatura ambiente (tamb)en °C | Masa de aluminio (mAl) en g | Volumen de agua inicial (Vagua) en mL | Temperatura inicial (ti) en °C | Temperatura final (tf) en °C | Volumen de agua final (Vf) en mL |
25.5 | 67.7 | 170 | 22.5 | 4.5 | 234 |
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TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES |

CÁLCULOS:
1. Calcula la densidad del agua (ρagua) a la temperatura inicial.

ρagua = 0.99998 + 3.5x10-5(ti) –6x10-6(ti)2
=0.99998 + 3.5x10-5(22.5) – 6x10-6(22.5)2
ρagua =0.99773 g/mL

2. Calcula la masa del agua inicial (magua inicial) en gramos.

magua inicial = (ρagua(ti)) (Vagua)
= (0.99773 g/mL) (170 mL)
magua inicial = 169.6141 g

3. Calcula la cantidad de agua inicial (nagua) en mol.

nagua (inicial) = magua inicialMagua

=169.6141 g18 gmol
nagua (inicial = 9.4230 mol

4. Calculala temperatura media del agua (Tm) en kelvin.

Tm = Ti+ Tf2
Tm = 22.5+ 4.52=13.5 °C
Tm (K)==°C+273.15
Tm (K)== 13.5°C+273.15
Tm (K)=286.65 K

5. Calcula la capacidad calorífica del agua a la temperatura media (Cpm) sustituyendo Tm en kelvin en la siguiente expresión.

Cpm(agua) = R(8.712 + 1.25x10-3(Tm) – 0.18x10-6(Tm)2
= 8.314 Jmol K(8.712 + 1.25x10-3(286.65 K) –0.18x10-6(286.65 K)2Cpm(agua)= 75.2876 J/ mol K
6. Calcula el calor que cede el agua inicial al hielo (Qagua inicial) en J

Qagua inicial = (nagua inicial)(Cpm agua)(Tf – Ti)
= (9.4230 mol)( 75.2876 J/ mol K)(277.65 – 295.65)
Qagua inicial = - 12721.05 J

7. Calcula la cantidad de aluminio (nAl) en mol.

nAl = mAlMAl
= 67.5 g27 g/mol
nAl = 2.5 mol

8. Calcula la capacidad calorífica molar delaluminio (Cpm Al) sustituyendo Tm ( en kelvin) en la siguiente expresión.

Cp m Al = R(4.712 + 1.621x10-3(Tm)
= 8.314 Jmol K (4.712 + 1.621x10-3(286.65 K)
Cp m Al = 23.9597 Jmol K
9. Calcula el calor que cede el aluminio al hielo (Q Al) en J

Q Al = (n Al )(Cpm Al)(Tf – Ti)
= (2.5 mol)( 23.09597 J/ mol K)( 277.65 – 295.65)
Q Al = -1078.1865 J

10. Calcula la densidad del agua a latemperatura final (ρagua (t final))

ρagua (t final) = 0.99998 + 3.5x10-5(tf) – 6x10-6(tf)2
=0.99998 + 3.5x10-5(4.5) – 6x10-6(4.5)2
ρagua (t final) = 1.000016 gml

11. Calcula la masa del agua final (magua final)en gramos

m agua final = (ρagua (t final))(Vf)
= (1.000016 gml) ( 234 mL)
m agua final = 234.003744 g

12. Calcula la cantidad de agua final (nagua final) en mol

nagua final = m agua finalMagua
=234.003744 g18 gmol
n agua final = 13.000208 mol

13. Calcula la cantidad de agua de fusión (nagua de fusión) en mol

n agua de fusión = n agua final – n agua inicial
= 13.000208 mol – 9.4230 mol
n agua de fusión = 3.577208 mol

14. Calcula la temperatura promedio del agua de fusión (Tprom) en kelvin

Tprom = Tf+273.152
=4.5 +273.152
Tprom = 139K

15. Calcula la capacidad calorífica del agua de fusión del hielo a Tprom

Cpm(fusión) = R(8.712 + 1.25x10-3(Tprom) – 0.18x10-6(Tprom)2

=8.314 Jmol K(8.712 + 1.25x10-3(139)–0.18x10-6(139)2
=8.314 Jmol K(8.88575–3.47778x10-3)
Cpm(fusión)= 73.84721124 J/ mol K

16. Calcula el calor sensible absorbido por el agua de fusión (Qsensible) en J

Qsensible = (n agua de fusion) (Cpm...