Calorimetria

INSTITUTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y PRODUCCIÓN INDUSTRIAL

ENERGÍA I
Práctica de laboratorio: CALORIMETRÍA
OBJETIVO:
Determinación del poder calorífico de un combustible.
Los combustibles están constituidos por sustancias compuestas por los elementos
carbono e hidrógeno fundamentalmente y en muchos se encuentran además, en relativamente
baja concentración, compuestos que contienen azufreen su molécula, menos frecuente es la
presencia de nitrógeno.
La combustión consiste en la reacción química de los compuestos mencionados, con el
oxígeno. Esta reacción se completa cuando todo el carbono, el hidrógeno y el azufre presentes
han formado los productos de la reacción: anhídrido carbónico (CO2), agua (H2O) y anhídrido
sulfuroso (SO2).
Además de los productos de la reacción en lacombustión se obtiene una determinada
cantidad de calor.
Se define como potencia calorífica de una sustancia a la cantidad de calor liberada en
la combustión completa de la unidad masa (o volumen o mol), con los productos de la
combustión llevados a la temperatura inicial de los reactivos. Según los métodos de ensayo
empleados se fijan determinadas condiciones, que son las diferentes variablesque afectan el
valor a obtener.
Se obtendrán así:
V

Potencia calorífica a volumen constante y superior – Q s.
Es a volumen constante porque se trabaja en un recipiente cerrado, de paredes rígidas.
Superior porque el agua, producto de la combustión, condensa totalmente.
V

Potencia calorífica inferior a volumen constante – Q i.
El agua formada en la combustión permanece en estado devapor.
P

Potencia calorífica superior a presión constante – Q s.
Se realiza en un calorímetro de flujo a presión atmosférica y el agua formada en la
combustión condensa totalmente.
P

Potencia calorífica inferior a presión constante – Q i.
El agua formada en la combustión permanece en estado de vapor.
La técnica a volumen constante se aplica a sólidos y líquidos, en tanto la técnica deflujo se aplica a combustibles gaseosos.
IMPLEMENTOS A USAR
Calorímetro.
Conjunto formado por:
•

Bomba calorimétrica.
Se llama así a un recipiente metálico (acero inoxidable) de paredes gruesas,
resistentes a presiones altas, la cual se cierra herméticamente mediante una tapa con válvulas

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que permiten incorporar oxígeno apresión. En esta tapa se encuentran además, bornes para
conectar un circuito eléctrico, mediante el cual se aporta la energía necesaria para elevar la
temperatura del combustible hasta su ignición. Por último en la parte inferior de dicha tapa se
encuentran los terminales del circuito, uno de los cuales permite por su forma, sujetar el crisol
de muestra. El circuito se cierra con un filamentofusible que va sumergido en el crisol, y al cual
se le aportará energía según se indicará más adelante.
• Crisol.
Pequeño recipiente de cuarzo o acero inoxidable.
•

Alambre fusible.

•

Recipiente calorimétrico propiamente dicho el cual lleva una masa dada de agua
(2900 g se emplea en nuestro calorímetro).

•

Agitador para el agua del interior.

•

Termómetro para medir latemperatura del agua, precisión 0,01 ºC.

•

Camisa exterior, cerrada, lleva agua hasta el tope.

•

Termómetro de la camisa.

ENSAYO.
Se toma una muestra de combustible de aproximadamente 1 g, pesada en balanza de
precisión hasta 0,1 mg, dentro del crisol. Este se coloca en el soporte que posee la tapa de la
bomba. Se adapta luego el alambre fusible, previamente pesado, a los bornes demodo que
quede sumergido en el crisol haciendo contacto con la muestra.
Antes de colocar la tapa en el cuerpo de la bomba se vierte en este un mililitro de agua
destilada. (¿Por qué se agrega agua a la bomba?). luego se le adapta la tapa procurando un
cierre hermético. A través de la válvula ya descrita se introduce en la bomba oxígeno hasta
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alcanzar una presión de 30 kgf/cm . Se lleva la...