INFORME6_DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE UN CALORÍMETRO.pdf

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
VICERRECTORADO ACADÉMICO
DIRECCIÓN DE DESARROLLO ACADÉMICO
INFORME DE LABORATORIO DE BALANCE DE
ENERGÍA
MATERIA: BALANCE DE ENERGÍA
PARALELO:
3RO 1
PRÁCTICA No. 6
DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE UN CALORÍMETRO.
1. DATOS GENERALES:
NOMBRE: (estudiante(s) CÓDIGO(S): (de estudiante(s)
Andrade Bernal Bryan Israel 984791
Borja Moscoso Ana Paula 984799
Díaz Criollo Keyla 984815
Flores Alejandro Josué 984818
Guilcapi Sánchez Jhenifer 984823
Haro Manzano Priscila Mikaela 984824
López Miranda Oscar Lenin 984486
Portalanza Aguagallo Nicolay 984839
Tipán Gavilanes Jennifer Monserrath 984851
Vargos Parco Bryan Edilson 984861
GRUPO No.:
FECHA DE REALIZACIÓN: FECHA DE ENTREGA:
06/julio/2022 14/julio/2022
2. OBJETIVOS:
2.1.General:
Calibrar el instrumento que nos permitirá estudiar procesos físicos y químicos
en los cuales se producen cambios térmicos.
2.2.Específicos:
• Identificar el funcionamiento de un calorímetro para determinar el
principio por el que se rigen y la cantidad de energía que pierde o gana
un cuerpo.

• Establecer las ventajas que poseen los calorímetros dentro de
diferentes campos de estudio como en las industrias para entender sus
características.
• Utilizar el balance de energía para definir la constante de un
calorímetro, determinando el calor específico que posee un
determinado cuerpo.
3. MARCO TEÓRICO:
CALORÍMETRO
Un calorímetro es un instrumento de laboratorio que sirve para medir la cantidad
de calor recibida o perdida por un cuerpo. Además, se utiliza para determinar el
calor específico de una sustancia. (Plascencia, 2020)
El principio básico es que el calor liberado por la cámara de combustión aumenta
la temperatura del agua de una manera medible. El cambio de temperatura se
puede usar entonces para calcular el cambio de entalpía por mol de sustancia A
cuando se hacen reaccionar las sustancias A y B. (Plascencia, 2020)
𝑞 = 𝐶 𝑣 (𝑇 𝑓 − 𝑇 𝑖 )
dónde:
Q = es la cantidad de calor en julios
Cv = es la capacidad de calor del calorímetro en julios por Kelvin (J / K)
Tf y Ti = son las temperaturas inicial y final
HISTORIA CALORÍMETRO
Los primeros calorímetros de hielo fueron construidos con base en el concepto de
José Negro de calor latente, introducido en 1761. Antoine Lavoisier describió en
1780 al calorímetro como el aparato que se utiliza para medir el calor de la
respiración conejillo de indias se utiliza para derretir la nieve. En 1782, Lavoisier
y Pierre-Simon Laplace experimentaron con calorímetros de hielo, en el que
podría ser utilizado para medir el calor de las reacciones químicas. (Benítez, 2018)
PARTES DE UN CALORÍMETRO
• Termómetro: sirve para medir la temperatura del interior del calorímetro.
• Agitador: parte del calorímetro que se agita de manera continua para subir
la temperatura de la mezcla. (Benítez, 2018)

• Tapa: cubierta que puede abrirse y cerrarse para introducir la mezcla a
estudiar. (Benítez, 2018)
• Mezcla: se trata de la sustancia de la cual se pretende hacer un análisis
calorífico. (Benítez, 2018)
• Aislantes: el recipiente del calorímetro debe aislar térmicamente la mezcla
del exterior, para que no influya la temperatura del ambiente, por ende,
saben estar formados por dos capas aislantes térmicas que normalmente
están hechas de poliestireno. (Benítez, 2018)
Ilustración 1: Partes del calorímetro.
TIPOS DE CALORÍMETROS
Calorímetro adiabático: Un poco de calor siempre se pierde en el contenedor en
un calorímetro adiabático, pero un factor de corrección se aplica al cálculo para
compensar la pérdida de calor. Este tipo de calorímetro se utiliza para estudiar
reacciones incontroladas.
Calorímetro de reacción: En este instrumento se utiliza una reacción química,
donde se produce dentro de un recipiente cerrado aislado. Flujo de calor frente al
tiempo se mide para llegar al calor de reacción. Esto se utiliza para las reacciones
destinadas a ejecutarse a una temperatura constante o para encontrar el máximo
calor liberado por una reacción. (Silva , 2019)
Bomba calorímetro: Un calorímetro de bomba es un calorímetro de volumen
constante, construido para soportar la presión producida por la reacción mientras
se calienta el aire dentro del recipiente, donde existe un cambio de temperatura
del agua se utiliza para calcular el calor de combustión. (Silva , 2019)
De tipo Calvet calorímetro: Es un tipo de calorímetro, basado en un sensor
medidor de flujo tridimensional hecha de anillos de termopares en serie. Este tipo
de calorímetro permite un tamaño de la muestra y el recipiente de reacción tamaño

más grande, sin sacrificar la precisión de la medición. Un ejemplo de un
calorímetro de tipo Calvet es el calorímetro de C80. (Silva , 2019)
Calorímetro de presión constante: Este instrumento mide el cambio de entalpía
de una reacción en solución en condiciones de presión atmosférica
constante. (Silva , 2019)
FUNCIONAMIENTO DE UN CALORÍMETRO
La temperatura del líquido cambia cuando gana o pierde energía. Un calorímetro
mide la masa del líquido y el cambio de temperatura del líquido para determinar
la cantidad de energía ganada o perdida por el líquido. (José, 2017)
COMPONENTES DE UN CALORÍMETRO
Un calorímetro tiene dos vasos: uno externo y Un recipiente interior. El aire entre
los dos recipientes actúa como un aislante térmico, lo que supone que no hay
intercambio de calor entre lo que está dentro del recipiente interno y el ambiente
exterior. Los calorímetros utilizados en los laboratorios de ciencias tienen un
anillo de fibra hecho de material aislante para mantener el recipiente interno en el
centro del recipiente externo. (José, 2017)
Incluyen un termómetro para medir la temperatura del líquido en el recipiente
interno y un agitador para remover el líquido y distribuir el calor por todo el
recipiente. (José, 2017)
MEDICIÓN DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR
Si ocurre una reacción exotérmica, se deduce que la solución utiliza calor, lo que
eleva su temperatura. Si ocurre una reacción endotérmica, la solución pierde calor,
lo que disminuye su temperatura. La diferencia de temperatura, junto con el calor
y la masa específicos de la solución, le permite calcular cuánto calor usa la
reacción. (José, 2017)
4. INSTRUCCIONES
El instrumento que se usa para medir el calor liberado o absorbido durante un
proceso es el calorímetro adiabático. El cambio de temperatura (T) del calorímetro
es proporcional al calor (q) que e1 proceso libera o absorbe. Para convertir T en q
se debe calibrar el calorímetro. Esto supone determinar la constante del
calorímetro (C). Se denomina constante del calorímetro a la cantidad de calor
absorbida o liberada por las distintas partes del mismo (paredes internas,

termómetro, tapa) cuando se aumenta o se disminuye, respectivamente, su
temperatura en 1ºC. para estimar C se transfiere una cantidad conocida de calor al
calorímetro y se mide el cambio de temperatura provocado en el instrumento. De
la ecuación:
𝑞 = 𝐶 ∗ 𝛥𝑇 (2.1)
Se despeja C y se determina su valor. Una vez conocida esta cantidad, es simple
relacionar el cambio de temperatura del calorímetro con el calor del proceso
usando la ecuación. (2.1).
Para realizar la determinación se coloca dentro del calorímetro una masa conocida
de agua a temperatura ambiente (m1) y se determina su temperatura (T1). Se
agrega otra masa conocida de agua caliente (m2) a una temperatura conocida (T2).
Se permite que ambas se mezclen bien y entonces se determina la temperatura
final del sistema (Tf) y se calcula la constante del calorímetro a partir de la
siguiente relación la cual se obtiene considerando que el calorímetro es un
recipiente adiabático, esto es, al sumar las cantidades de calor absorbidas o
liberadas por los diferentes componentes del calorímetro es igual a cero:
𝑞𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑚𝑏. + 𝑞𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑞𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 0 (2.2)
Desarrollando esta expresión:
𝑚1𝑆𝐻2𝑂(𝑇𝑓 − 𝑇1) + 𝑚2𝑆𝐻2𝑂(𝑇𝑓 − 𝑇2) + 𝐶(𝑇𝑓 − 𝑇1) = 0 (2.3)
Despejando la constante del calorímetro C, se obtiene esta ecuación: º
𝐶 =
𝑚1𝑆𝐻2𝑂(𝑇𝑓−𝑇1)+𝑚2𝑆𝐻2𝑂(𝑇𝑓−𝑇2)
𝑇1−𝑇𝑓
(2.4)
Donde 𝑠𝐻2𝑂 es el calor específico del agua (4.184 𝐽 𝑔−1
º𝐶−1
). El calor
específico del agua se define como el calor requerido para elevar en 1ºC la
temperatura de un gramo de esta sustancia.
5. MATERIALES Y REACTIVOS
5.1.Materiales y Equipos:
• Calorímetro
• Vaso de precipitación de 250 ml
• Probeta graduada de 25 ml
• Hornilla eléctrica
• Termómetro

• Varilla de agitación
Ilustración 2. Calorímetro a presión constante.
5.2.Reactivos:
• Agua
6. PROCEDIMIENTO
A. Vierta 75 mL de agua a temperatura ambiente (T1) en un vaso de
precipitación de 250 mL previamente pesado. Pese nuevamente e1 vaso
con agua y obtenga por diferencia la masa de agua a temperatura ambiente
(mi). Vierta el agua en el calorímetro, espere un par de minutos y mida la
temperatura (T1).
B. Caliente otros 75 mL de agua en un vaso de precipitación de 250 mL
previamente pesado. Cuando la temperatura alcance un valor de
aproximadamente 70 °C (f2), retire el vaso de la hornilla y vierta el agua
caliente en el calorímetro y tápelo. Pese nuevamente el vaso de
precipitación y obtenga por diferencia la masa de agregada (m2). Deje
transcurrir unos 3 minutos mientras suavemente la mezcla presente en e1
calorímetro. Registre la temperatura final (Tf).
C. Calcule el valor de C usando la ecuación (2.4).
D. Repita los pasos A, B y C para obtener una réplica. Exprese el valor de C como
Cs, donde C es el promedio de los dos valores calculados de C, y s es la
desviación estándar. Anotar este calor porque servirá para futuras prácticas.
Conservar el calorímetro.
7. RESULTADOS OBTENIDOS
7.1.Cálculos y tablas de resultados.
𝑞 = 𝐶 × ∆𝑇

𝑞𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑚𝑏. + 𝑞𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑐𝑎𝑙𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 + 𝑞𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 0
𝑚1𝑠𝐻2𝑂(𝑇𝑓 − 𝑇1) + 𝑚2𝑠𝐻2𝑂(𝑇𝑓 − 𝑇2) + 𝐶(𝑇𝑓 − 𝑇1) = 0
𝐶𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 =
𝑚1𝑠𝐻2𝑂(𝑇𝑓 − 𝑇1) + 𝑚2𝑠𝐻2𝑂(𝑇𝑓 − 𝑇2)
𝑇1 − 𝑇𝑓
Tabla 1. Datos obtenidos para la determinación de la constante del calorímetro.
Vaso de precipitación 1 Vaso de precipitación 2
Temperatura 22ºC 70ºC
Temperatura final 42ºC
Peso del vaso 75g 75g
𝐶1 =
75 𝑔 ∗ 4,184
𝐽
𝑔º𝐶
(42 º𝐶 − 22 º𝐶) + 75 𝑔 ∗ 4,184
𝐽
𝑔º𝐶
(42 º𝐶 − 70 º𝐶)
22 º𝐶 − 42 º𝐶
𝐶1 =
6276 𝐽 − 8786,4 𝐽
−20 º𝐶
𝐶1 = 125,52
𝐽
º𝐶
Tabla 2. Datos de la réplica para la determinación de la constante de calorímetro.
Vaso de precipitación 1 Vaso de precipitación 2
Temperatura 22ºC 70ºC
Temperatura final 42ºC
Peso del vaso 75g 75g
𝐶2 =
75 𝑔 ∗ 4,184
𝐽
𝑔º𝐶
(42 º𝐶 − 22 º𝐶) + 75 𝑔 ∗ 4,184
𝐽
𝑔º𝐶
(42 º𝐶 − 70 º𝐶)
22 º𝐶 − 42 º𝐶
𝐶2 =
6276 𝐽 − 8786,4 𝐽
−20 º𝐶
𝐶2 = 125,52
𝐽
º𝐶
C Réplica 1 C Réplica 2
125,52 J/ºC 125,52 J/ºC
𝐶𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
125,52
𝐽
º𝐶
+ 125,52
𝐽
º𝐶
2
𝑪𝑷𝒓𝒐𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 = 𝟏𝟐𝟓, 𝟓𝟐
𝑱
º𝑪

7.2.Análisis, observación e interpretación de resultados.
Como se puede ver en la parte de cálculo, para el Cp del agua, el valor depende
de la temperatura de inicio, ya que la cantidad de calor que puede desprender
el líquido depende de la temperatura a la que se encuentre. y la capacidad
calorífica del líquido a esa temperatura. Se realizan cálculos para determinar
el valor de la capacidad calorífica C.
De acuerdo con nuestros resultados, un calorímetro ayuda a medir la cantidad
de calor liberado o absorbido por el cuerpo, en este caso usando como
sustancia el agua, cuando se usa cierta cantidad de agua a temperatura
ambiente y se vierte la misma cantidad, pero a distinta temperatura se genera
una transferencia de calor para obtener una nueva temperatura, que será la
temperatura final. Con la ayuda de estos datos se puede conocer un valor
aproximado de la constante calorimétrica.
8. CONCLUSIONES
• Un calorímetro es un instrumento que consta de dos cámaras. La primera
cámara mantiene la reacción que se quiere medir. La segunda cámara tiene un
volumen medido de agua. Estas dos cámaras se encuentran separadas por una
pared metálica que conduzca el calor de la reacción para el agua, ambas están
aisladas de modo que el calor se mantiene dentro del calorímetro tanto como
sea posible.
• Un calorímetro es capaz de medir la cantidad de intercambio de calor en una
reacción química, la capacidad de calor del sistema, así como para determinar
el contenido de energía de los alimentos, además miden el contenido de energía
por la quema de los alimentos en una atmósfera de oxígeno y midiendo el
rendimiento energético en términos de aumento de la temperatura del
calorímetro, de igual manera miden el calor específico de una sustancia.
• La constante de un calorímetro indica la cantidad de calor que debe entregarse
al calorímetro para aumentar 1℃ su temperatura., y se calcula aplicando una
cantidad conocida de calor al calorímetro y midiendo su cambio de
temperatura.

9. RECOMENDACIONES
• Al momento de manipular el calorímetro se debe tener mucho cuidado con
la resistencia que posee, ya que podemos dañarla.
• Cuando se coloque el agua caliente junto con la muestra de agua fría dentro
del calorímetro verificar que exista un reposo de 2 a 3 minutos para que se
homogeneice la muestra.
• Al agitar el calorímetro asegurarse de que no sea con un movimiento brusco,
ya que podría llegar a salpicar el agua caliente y causar quemaduras.
10. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
10.1. Bibliografía:
Smith, J., Van Ness, H., & Abbott, M. (1997). Introducción a la termodinámica en
ingeniería química. Ciudad de México: McGraw-Hill.
UPV/EHU. (2019). Calorimetría. Obtenido de Ajax EHU:
http://www.ajax.ehu.es/nbi/docencia/parcial1/Calorimetria.pdf
10.2. Internet:
Benítez, L. (2018). Calorímetro. Obtenido de ingenierizando.com:
https://www.ingenierizando.com/laboratorio/calorimetro/
José. (18 de Febrero de 2017). ¿Cómo funciona un calorímetro? Obtenido de
es.scienceaq.com: http://es.scienceaq.com/Chemistry/100314855.html
Mendieta, C. E. (Octubre de 2019). Calorímetro. Obtenido de IDOCPUB:
https://idoc.pub/documents/idocpub-vlr0gw2k1plz
Plascencia. (29 de Diciembre de 2020). ¿Qué es un calorímetro? Obtenido de
yubrain.com: https://www.yubrain.com/ciencia/quimica/definicion-de-
calorimetro/
Silva , C. (22 de Julio de 2019). ¿Qué es un calorímetro? Obtenido de greelane.com:
https://www.greelane.com/es/ciencia-tecnolog%c3%ada-
matem%c3%a1ticas/ciencia/definition-of-calorimeter-in-chemistry-604397/
Smith, J., Van Ness, H., & Abbott, M. (1997). Introducción a la termodinámica en
ingeniería química. Ciudad de México: McGraw-Hill.
UPV/EHU. (2019). Calorimetría. Obtenido de Ajax EHU:
http://www.ajax.ehu.es/nbi/docencia/parcial1/Calorimetria.pdf

CUESTIONARIO
1. ¿Qué es un calorímetro y cuál es su propósito? Describa los
componentes de un calorímetro.
Un calorímetro es un dispositivo encargado de medir la cantidad de calor
que se produce en una reacción. Es un sistema adiabático y por lo tanto no
permite la transferencia de energía con el medio ambiente; en tal sentido el calor
liberado dentro del calorímetro debe ser totalmente absorbido por él.
El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor
suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el
calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que
liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calorímetro de uso más extendido
consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo
para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se
agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se
comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del
calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de
calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la
fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico
y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor
latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía
térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a
otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor
es una reacción química, como sucede al quemar un combustible, las sustancias
reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba
se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda
de una chispa eléctrica. Los calorímetros suelen incluir su equivalente, para
facilitar cálculos. El equivalente en agua del calorímetro es la masa de agua que
se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual calor en las mismas
circunstancias. De esta forma, solo hay que sumar al agua la cantidad de
equivalentes. (Mendieta, 2019)
Componentes
Un calorímetro se compone de dos vasos, uno externo y otro en el interior.

El aire presente entre los dos recipientes actúa como un aislante térmico, lo
que significa que no hay (o mínimo) intercambio de calor entre lo que está
dentro del recipiente interno y el ambiente exterior. Los calorímetros de los
laboratorios de ciencias tienen un anillo de fibra hecho de material aislante
para mantener el recipiente interno en el centro del recipiente externo.
Incluyen un termómetro para medir la temperatura del líquido en el
recipiente interno y un agitador para remover el líquido y distribuir el calor
por todo el recipiente.
2. Investigue otra manera de calcular la constante de un calorímetro.
Describa el procedimiento.
Se define la capacidad calorífica C de un cuerpo como la cantidad de calor
que dicho cuerpo absorbe cuando su temperatura aumenta un grado. Si al
pasar de una temperatura T1 a otra T2 ha absorbido una cantidad de calor Q,
tendremos que: 𝐶 =
𝑄
𝑇2−𝑇1
Las unidades de la capacidad calorífica son cal/grado (utilizaremos la
caloría como unidad de calor). Consideraremos que, en el rango de temperaturas
en el que vamos a trabajar en esta práctica, C es constante. (UPV/EHU, 2019)
3. ¿Qué es un sistema adiabático? De un ejemplo familiar de tal tipo de
sistemas.
En la termodinámica, un proceso o sistema adiabáticos se denomina a aquel
en el cual el sistema termodinámico (por lo general, un fluido que realiza un
trabajo) no intercambia calor con sus alrededores. Por ejemplo, al calentar agua
contenida en un termo, constituido por un recipiente de doble pared que tiene
un vació entre sí, se observa que las paredes no se calentarán debido a que estas
son adiabáticas e impiden la interacción térmica ente la flama y el sistema.
(Smith, Van Ness, & Abbott, 1997)

ANEXOS
a. b. c.
Notas:
CATEGORÍA DEL
DIAGRAMA
 Aprobado
 Certificado
 Información
 Preliminar
 Por aprobar
 Por calificar
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE
CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA ELABORADO
POR:
Grupo Nº.
Andrade B., Borja A., Díaz K., Flores J., Guilcapi J., Haro P.,
López O., Portalanza N., Tipán J., Vargas B.
DETERMINACIÓN DE LA
CONSTANTE DE UN
CALORÍMETRO.
a. Vaso de precipitación pesado
con agua destilada
b. Agua destilada a temperatura
ambiente vertida en el
calorímetro.
c. Toma de la temperatura T2 del
agua destilada.
LÁMINA ESCALA FECHA
1 1:1 14/07/2022

ANEXOS
a. b. c.
Notas:
CATEGORÍA DEL
DIAGRAMA
 Aprobado
 Certificado
 Información
 Preliminar
 Por aprobar
 Por calificar
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE
CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
ELABORADO POR:
Grupo Nº.
Andrade B., Borja A., Díaz K., Flores J., Guilcapi J., Haro P.,
López O., Portalanza N., Tipán J., Vargas B.
DETERMINACIÓN DE LA
CONSTANTE DE UN
CALORÍMETRO.
a. Agua destilada a temperatura
T2 vertida en el calorímetro.
b. Agitación del calorímetro.
c. Toma de la temperatura final
del calorímetro. LÁMINA ESCALA FECHA
2 1:1 14/07/2022

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