Termodinámica

Objetivos:
- Determinar la capacidad calorífica del calorímetro (CC)
- Determinar el calor molar de neutralización de un ácido fuerte por una base fuerte (Qn)

Fundamento Teórico:
Para el desarrollo de la presente práctica se tienen que conocer las siguientes definiciones:
Termoquímica: Rama de la Química y física que estudia los efectos caloríficos que acompañan a las transformacionesfísicas o químicas. Su fin es determinar las cantidades de energía desprendidas o absorbidas como Calor durante una transformación, así como desarrollar métodos de cálculo de dichos movimientos de calor sin necesidad de recurrir a la experimentación. Las cantidades de calor producidas al quemarse los combustibles o el valor calorífico de los alimentos son ejemplos muy conocidos de datos termoquímicos.La termoquímica es parte de una rama mucho más amplia que es la termodinámica la cual describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos.
El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. Sin embargo, generalmente las reaccionesquímicas se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su estudio.
El objetivo fundamental es determinar, además de calcular, la capacidad calorífica de un calorímetro, determinar el calor de neutralización ocurrido en un proceso químico. Es decir; durante una reacción de formación como el ejemplo siguiente.

C(g) + O2(g) CO2 ∆H= -94,05 Kcal (reacción exotérmica)

Fenómeno QuímicoFenómeno Físico

Capacidad Calorífica (CC): Es la cantidad de calor (q) en calorías, necesaria para aumentar en 1°C la temperatura de una unidad de masa de alguna sustancia. Si la masa considerada es un gramo, la capacidad calorífica se denomina calor específico. Las unidades respectivas usuales son: cal.mol-1 y cal. G-1.C-1 la ecuación general es:

c=dqdt Donde C es la capacidad calorífica(cal/°C)
dq= diferencial del calor transferido (cal)
dt= diferencial de temperatura (°C)

La capacidad calorífica y el calor específico de las sustancias se pueden determinarse si el proceso se efectúa a volumen o a presión constante designándose Cv y Cp respectivamente, sus valores varían en función a su temperatura.

Cv=dedtv A volumen constante. Cv =Cc

Cp=dedtp A presiónconstante: Cp= Cc

Para las medidas experimentales de la capacidad calorífica es necesario recordar que el calor ganado debe ser exactamente igual al calor perdido, por esta razón se debe conocer la capacidad calorífica del recipiente donde se efectúa la medida, puesto que también consume calor

Calor de Reacción (∆H =Q): Es el calor desprendido (en reacciones exotérmicas) o absorbido (enreacciones endotérmicas) durante las reacciones químicas en general, los cambios caloríficos dependen de la naturaleza química de las sustancias que participan en la reacción sean como reactivos o productos. Los otros factores que los afectan son la concentración, temperatura y presión.
Los aparatos que se utilizan para determinar el calor de reacción se denominan calorímetros. El calor de unareacción se mide con su cambio de entalpía ∆H ya que se efectúa de preferencia a presión constante, y su valor es igual a la diferencia de la suma de entalpías de los productos ∑Hp menos la suma de entalpías de los reactivos ∑Hr

∆H = ∑Hp - ∑Hr

Si el valor de ∆H es negativo entonces hay desprendimiento de energía y la reacción es exotérmica, por otro lado, si el valor de ∆H es positivo hayabsorción de energía y la reacción es endotérmica.
Como ejemplo, se tiene la siguiente reacción química:

C(g) + O2(g) CO2 ∆H= -94,05 Kcal (reacción exotérmica)

Luego la fórmula para calcular el calor de reacción es la siguiente:

∆H = ∑Hp - ∑Hr
∆H= H(CO2) – [H(C) + H(O2)]
∆H = -94,05 Kcal* – (0* + 0*)
∆H= -94,05 Kcal

Si la reacción se lleva a cabo en fase gaseosa entonces la...