calorimetro

Laboratorio 2.
Calor de combustión
Objetivo
Determinar el calor de combustión de una sustancia orgánica como el naftaleno
y determinar la entalpía de formación utilizando el calorímetro de bomba
adiabático.

Teoría
El calor de combustión de una sustancia se define como la energía liberada en
forma de calor por la reacción de combustión cuando ésta ocurre a presión
constante. Estaenergía es igual al cambio de entalpía, ∆H, que sufre el sistema
(reactivos y productos) durante el proceso (la reacción). Así,

qp

=

Energía liberada en forma de calor

(2-1)

∆H

Cambio de energía dentro del sistema

El calor de combustión estándar es la energía liberada en forma de calor cuando
la reacción de combustión ocurre a una presión constante de 1 atm y a una
temperaturaespecificada, típicamente 25°C. El calor de combustión se
representa con el símbolo °H.

Es decir si se quiere determinar qp = ∆H, la energía liberada para el proceso.

REACTIVOS (P1,T1,V1)

PRODUCTOS (P1,T1,V2)

1

Durante el proceso anterior se mantienen constantes la presión y temperatura, y
por lo tanto cambia el volumen. Experimentalmente, es mas conveniente (y mas
seguro) mantenerel volumen constante y permitir que la presión cambie. En
otras palabras, se prefiere llevar a cabo el proceso

REACTIVOS (P1,T1,V1)

PRODUCTOS (P2,T1,V1)

Puesto que el proceso ocurre a volumen constante el calor medido qv será el
cambio en energía interna, ∆U que sufre el sistema.

qv

=

Energía liberada en forma de calor

∆U

(2-2)

Cambio de energía dentro del sistema
=En un calorímetro de bomba el calor medido para la muestra quemada es qv, el
cual es el cambio en energía interna de estados iniciales y finales. El cambio de
entalpía, ∆H, para este proceso se relaciona a la energía interna, como sigue:
∆ H =∆ U+ ∆ (pV)

(2-3)

∆ (pV) = ∆nRT

(2-4)

Si el gas es ideal,

Cambio en el número de moles de todos los gases de la
reacción del sistemaAunque se quiere obtener ∆H, en el laboratorio se mide ∆U. Para procesos a
volumen constante, ∆U se obtiene midiendo el calor qv. Para medir qv se utiliza
la ecuación básica de calorimetría a volumen constante.

2

qv = CT

(2-5)

Donde C es la capacidad calorífica del calorímetro a volumen constante.
La capacidad calorífica del calorímetro necesita ser determinada primero con
unasustancia a la cual ∆H se conoce. Luego C para el calorímetro se determina
y la ecuación (2-5) puede ser usada para resolver el calor de combustión de una
muestra desconocida.
Resumiendo,
1. Se resuelve para la capacidad calorífica del calorímetro:
Ccal = qv,conociddo / ∆ T

(2-6)

2. Luego este valor se usa para encontrar el valor q de la muestra desconocida:
qv,desconocido = (Ccal)(∆ T)

(2-7)

Calorímetro
Un calorímetro de bomba consiste de tres partes esenciales:
1. Una bomba (Figura 2-1), la cual contiene la muestra y el oxigeno, es aquí
donde la combustión toma lugar.

3

Figura 2-1
2. Un cubo (Figura 2-2), que tiene una cantidad medida de agua, en el cual
la bomba, el termómetro, y el agitador son sumergidos.

Figura 2-2

3. Un jacket (Figura 2-3) paraaislar el cubo de los alrededores.

4

Figura 2-3
Existen dos métodos se usan para cubrir el calorímetro: calorímetro isotermal y
calorímetro adiabático. Estos dos calorímetros no solo difieren en la construcción
de la camisa, pero también en la forma en que las lecturas de temperaturas son
recogidas.
En un sistema adiabático, la temperatura del camisa se ajusta, usualmenteautomáticamente, así nunca difiere de la temperatura del cubo, la cual se
alcanza durante el curso de la corrida. Puesto que la temperatura del cubo y los
alrededores es la misma, no se transfiere calor entre el sistema y los
alrededores, por esta razón el proceso es adiabático.
En el calorímetro adiabático, la temperatura del cubo permanece constante
hasta que la ignición ocurre; después la...