Calor De Combustión

CALOR DE COMBUSTIÓN
Escuela de Ingeniería Química, Universidad de Costa Rica
Resumen
En esta práctica se pretende determinar el calor de combustión, por medio de una bomba calorimétrica, para varias muestras de residuos de la broza del café (muestra B111003). La calibración del calorímetro se logra determinando el calor de combustión de una sustancia de referencia, en este caso el ácidobenzoico.
Se obtuvo un valor para la capacidad calorífica del calorímetro de 9135.7 J/°C y un valor promedio para el calor de combustión de broza de café, con un porcentaje de humedad del 25%, de 11874.6 J. El análisis estadístico mostró que no hay diferencia significativa entre los valores obtenidos y su promedio.
Se recomienda tomar mayor cantidad de mediciones antes de la ignición, con el fin defacilitar los cálculos y usar suficiente cantidad de agua en el calorímetro para facilitar el intercambio calórico.
Keywords
Calor, combustión

Marco Teórico
Durante los años 1840 a 1878, J.P. Joule llevó a cabo una serie de experimentos cuidadosos sobre la naturaleza del trabajo y el calor. Estos experimentos son fundamentales para comprender la primera ley de la termodinámica y el conceptomoderno de energía.
Los experimentos de Joule eran bastantes sencillos, pero él tomó muchas precauciones para asegurar la exactitud. En su famosa serie de mediciones , Joule colocó cantidades conocidas de agua en un contenedor aislado y agitó el agua con un agitador giratorio. La cantidad de trabajo hecha sobre el agua por el agitador fue medida con exactitud , anotándose los cambios de temperaturadel agua. Joule encontró que se necesitaba una cantidad fija de trabajo por unidad de masa por cada grado de aumento en la temperatura provocado por el agitador, y que la temperatura original del agua podía restablecerse por la transferencia de calor a través del simple contacto con un objeto más frío. Así fue como Joule mostró de manera concluyente la existencia de una relación cuantitativaentre el trabajo y calor y que, en consecuencia, el calor es una forma de energía. En este tipo de pruebas se añade energía al agua como trabajo, pero se extrae de ésta como calor. Con esto cabe la pregunta de qué es lo que sucede a la energía entre el momento en que se añade al agua como trabajo y el momento en que se extrae como calor. La lógica sugiere que esta energía se encuentra contenida en elagua , en otra forma, la cual se define como energía interna.
La energía interna se refiere a la energía de las moléculas que forman la sustancia, las cuales se encuentran en un movimiento continuo y tienen energía cinética de traslación, con excepción de las moléculas monoatómicas que también poseen energía de rotación y de vibración interna. La adición de calor a la sustancia aumenta estaactividad molecular, provocando un aumento en la energía interna. El trabajo hecho sobre la sustancia puede tener el mismo efecto, tal como lo demostró Joule.
La energía interna de una sustancia también incluye la energía potencial resultante de las fuerzas intermoleculares. A esta escala submolecular, existe una energía asociada con los electrones y los núcleos de los átomos, así como una energía deenlace resultante de las fuerzas que mantienen unidos los átomos como moléculas. Aunque se desconocen los valores absolutos de la energía interna, este hecho no representa ninguna desventaja en el análisis termodinámico, ya que sólo se necesitan los cambios de energía interna.
La designación de esta forma de energía como interna la distingue de la energía cinética y potencial que pueda tener unasustancia como resultado de su posición o movimiento macroscópicos, y que pueden considerarse como formas externas de energía.
El reconocimiento del calor la energía interna como formas de energía sugiere una generalización de la ley de la conservación de la energía mecánica para aplicarla al calor y al energía interna, así como al trabajo y a la energía cinética y potencial externas. Al...