Tp termodinámica

Introducción
La calorimetría es un procedimiento experimental mediante el cual se logra medir los cambios de energía interna y entalpía relacionados con reacciones químicas y procesos físicos.
En este laboratorio se estudió un ciclo termodinámico de tres ramas. Dos de ellas, una rama adiabática y otra isotérmica, se refieren al ciclo que se propuso desarrollar. Por otro lado, la rama restante,se definió en tanto se escribieron las primeras dos y sólo hace referencia al calor entregado o absorbido por el proceso dado por la siguiente ecuación:
Q = n C T
En esta experiencia se estudió la calorimetría de un proceso dado a presión constante. El calor asociado a la tercer rama corresponderá a un proceso entálpico según:
H = Qp
En función de la entalpía de las otras dos ramas sepodrá determinar la entalpía de todo el proceso realizando el siguiente cálculo:
Hciclo = 0 = -Hadiab + H3 - Hr
Conociendo el valor de la entalpía del proceso también se podrá medir la capacidad calorífica de una sustancia determinada.
El proceso se realizó en un calorímetro mediante el cual se intentó aproximar a una condición de aislamiento térmico. Esta aproximación se debe a que todorecipiente posee una capacidad calorífica (Ck) que remueve parte del calor del sistema. Por esta razón el cambio de entalpía no será nulo, sino que será igual a :
H = -(Ck T)
Objetivos
Se buscó determinar el calor de fusión del hielo. También se verificó la ley de Hess que establece que si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de productos, el calor de reacción liberado o absorbidoes independiente de si la reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas», esto es, que los cambios de entalpía son aditivos: ΔHneta = ΣΔHr.

A. Determinación de la constante del calorímetro
Se denomina constante del calorímetro a la cantidad de calor absorbida o liberada por las distintas partes del calorímetro, como las paredes, la tapa, el termómetro, etc., cuando se modifica sutemperatura en 1ºC.
Para su determinación se procedió como lo indica el protocolo: se utilizaron dos masas diferentes a distintas temperaturas; ambas conocidas. Se colocó una de las masas (calentenda previamente a 60ºC) realizando las mediciones correspondientes a la variación de su temperatura en un tiempo determinado (en este caso 10 minutos). Luego, se agregó la segunda masa y se estudiaron las mismasvariaciones de la temperatura hasta un tiempo en que el sistema alcanzó una temperatura constante. Todos los tiempos tomados se anotaron con un intervalo de 30 segundos entre cada uno.
Los resultados se plasmaron en el gráfico que se observa a continuación:

Gráfico I:

A partir de los datos obtenidos en la experiencia se calculó la Ck de la siguiente manera:
m1 . Cp . (Tf – T1) + CK .(Tf – T1) + m2 . Cp . (Tf – T2) = 0
m1 . Cp . (Tf – T1) + m2 . Cp . (Tf – T2) = -CK . (Tf – T1)
m1 . Cp . (Tf – T1) + m2 . Cp . (Tf – T2) = -CK
(Tf – T1)

Donde m1 es la primer masa de agua agregada, m2 es la masa de agua a temperatura ambiente, Cp es el calor específico del agua (4,184 J g-1 K-1.), T1 es la temperatura medida antes de colocar m2 y T2 es la temperatura de m2.
A continuación sevolcaron los valores obtenidos para cada medición:

Determinación
Nº 1 Determinación
Nº 2
Masa de agua en el calorímetro m1 / g 87, 4 ± 0,02 49,49 ± 0,02
Masa de agua agregada m2 / g 43,16 ± 0,02 30,05 ± 0,02
Temperatura del agua en el calorímetro T1 / ºC 52,00 ± 0,05 46,60 ± 0,05
Temperatura de agua agregada T2 / ºC 22,00 ± 0,05 22,00 ± 0,05
Temperatura final del sistema TF/ ºC 44,2 ± 0,05 38,60 ± 0,05
Constante del calorímetro Ck / J ºC-1 180,92 ± 53,81 ± 2,47
Tabla I: ver anexo de cálculos y errores al final del informe para los detalles de los resultados
*El valor de la constante del calorímetro de la determinación n°1 no fue tomado en cuenta para un promedio, de modo que a partir de este momento se trabajó únicamente con el valor de la determinación...