Calor especifico y Calorimetria con ejemplos de ejercicios y resueltos. Química de Raymond Chang.

1. CALOR ESPECIFICOY
CALORIMETRÍA
Jorge Enrique Reyes Forero
Código: 070150652015
Materia: Biofisica
Programa: Biología
Facultad: Ciencias Básicas
Universidad delTolima

2. CALOR
• El calor es una cantidad de energía y es una
expresión del movimiento de las moléculas
que componen un cuerpo. Cuando el calor
entra en un cuerpo se produce calentamiento
y cuando sale, enfriamiento. Incluso los
objetos más fríos poseen algo de calor porque
sus átomos se están moviendo.
TEMPERATURA
• La temperatura es la medida del calor de un
cuerpo (y no la cantidad de calor que este
contiene o puede rendir).
Al aplicar calor, sube la temperatura

3. DIFERENCIAS ENTRE CALOR Y
TEMPERATURA
• El calor y la temperatura están relacionadas entre sí, pero son conceptos
diferentes.
Misma temperatura, distinta cantidad de calor.

4. CALOR ESPECÍFICOY CAPACIDAD CALORÍFICA
• El calor específico (s) de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere
para elevar un °C laT° de un gramo de la sustancia. Sus unidades son J/g. °C
• La capacidad calorífica (C) de una sustancia es la cantidad de calor que se
requiere para elevar un °C la T° de determinada cantidad de la sustancia. Sus
unida des son J/C.
• El calor específico es una propiedad intensiva, en tanto que la capacidad
calorífica es una propiedad extensiva. La relación entre capacidad calorífica
y calor específico de una sustancia suele ser.
C = ms

5. • Por ejemplo, el calor específico del agua es 4.184 J/g · ºC, y la capacidad
calorífica de 60.0 g de agua es:
(60.0 g) (4.184 J/g ⋅ °C) = 251 J/°C
Si conocemos el calor específico y la cantidad de una sustancia, entonces
el cambio en la temperatura de la muestra (∆t) indicará la cantidad de
calor (q) que se ha absorbido o liberado en un proceso en particular. Las
ecuaciones para calcular el cambio de calor están dadas por
C = ms
q = ms∆t q = C∆t
• Ejemplo 1

6. • Una muestra de 466 g de agua se calienta desde 8.50 hasta
74.60ºC. Calcule la cantidad de calor (en kilojoules) absorbido por
el agua.
= 129 kJ
= 1,29 x 10^5 j x 1kJ/1000J
= ⋅ (466 g) (4.184 J/g °C ) (74.60 °C - 8.50°C)
∆q = ms∆t
• Ejemplo 2
• 1
• 2
• 3
• 4

7. CALORIMETRÍA AVOLUMEN CONSTANTE
• El calor de combustión por lo general se mide colocando una masa conocida de un
compuesto en un recipiente de acero, llamado bomba calorimétrica a volumen constante,
que se llena con oxígeno aproximadamente a 30 atm de presión. La bomba cerrada se
sumerge en una cantidad conocida de agua, como se muestra en la figura. La muestra se
enciende eléctricamente y el calor producido por la reacción de combustión se calcula con
exactitud registrando el aumento en la temperatura del agua. El calor liberado por la
muestra es absorbido por el agua y por el calorímetro. El diseño especial de la bomba
calorimétrica permite suponer que no hay pérdida de calor (o de masa) hacia los
alrededores durante el tiempo en que se realizan las mediciones. Como consecuencia, se
dice que la bomba calorimétrica y el agua en la cual se sumerge constituyen un sistema
aislado. Debido a que no entra ni sale calor del sistema durante el proceso, el cambio de
calor del sistema (sistema) debe ser cero y podemos escribir
qsistema = qcal + qreac = 0

8. donde qcal y qreac son los cambios de calor del calorímetro y la reacción,
respectivamente. Así,
Para calcular qcal necesitamos conocer la capacidad calorífica del calorímetro
(Ccal) y el aumento en la temperatura, que es
La cantidad Ccal se calibra mediante la combustión de una sustancia cuyo
calor de combustión se conoce con exactitud. Por ejemplo, se sabe que la
combustión de 1 g de ácido benzoico (C6H5COOH) libera 26.42 kJ de calor. Si
el aumento en la temperatura es de 4.673ºC, entonces la capacidad calorífica
del calorímetro está dada por
qreac = –qcal
qcal = Ccal∆t
Ccal = qcal/t
Ccal = 26,42 kJ/4,673 °C
= 5,654k J/°C
• Ejemplo 3

9. • Una vez que se ha determinado Ccal, el calorímetro se puede utilizar para medir el
calor de la combustión de otras sustancias. Como en una bomba calorimétrica las
reacciones ocurren en condiciones de volumen constante y no de presión
constante, los cambios de calor no corresponden al cambio de entalpía ∆H. Es
posible corregir los cambios de calor medidos de forma que correspondan a los
valores de ∆H, pero debido a que en general la corrección es muy peque- ña, no
analizaremos los detalles del procedimiento de corrección. Finalmente, es
interesante observar que el contenido energético de los alimentos y de los
combustibles (usualmente expresados en calorías, donde 1 cal = 4.184 J) se miden
con calorímetros a volumen constante.
• Ejemplo 4

10. Una muestra de 1.435 g de naftaleno (C10H8), una sustancia de olor penetrante que se utiliza en los
repelentes contra polillas, se quema en una bomba calorimétrica a volumen constante. Como
consecuencia, la temperatura del agua se eleva de 20.28 a 25.95ºC. Si la capacidad calorífica de la bomba
más el agua fue de 10.17 kJ/ºC, calcule el calor de combustión del naftaleno sobre una base molar; es
decir, encuentre el calor de combustión molar.
Debido a que qsist = qcal + qreac = 0, qcal = –qreac. El cambio de calor de la reacción es de –57.66 kJ. Éste
es el calor asociado a la combustión de 1.435 g de C10H8, por tanto, podemos escribir el factor de
conversión como
La masa molar del naftaleno es de 128.2 g, de manera que el calor de combustión de 1 mol de naftaleno
es
• 1
• 2
• 3

11. CALORIMETRÍA A PRESIÓN CONSTANTE
• Un dispositivo más sencillo que el calorímetro
a volumen constante, utilizado para
determinar los cambios de calor en reacciones
diferentes a la combustión, es el calorímetro a
presión constante. De manera simple, un
calorímetro a presión constante se puede
construir con dos vasos desechables de
espuma de poliuretano, como se muestra en
la figura. Este dispositivo mide el efecto del
calor de una gran cantidad de reacciones,
como neutralizaciones ácido-base y calores de
disolución y dilución. Debido a que la presión
es constante, el cambio de calor para el
proceso (qreac) es igual al cambio de entalpía
(∆H). Como en el caso del calorímetro a
volumen constante, consideramos al
calorímetro como sistema aislado. Además, la
pequeña capacidad calorífica de los vasos de
espuma de poliuretano es insignificante en los
cálculos.

12. • Una granalla de plomo (Pb) con una masa de 26.47 g a 89.98ºC se colocó en un
calorímetro a presión constante de capacidad calorífica insignificante que contenía
100.0 mL de agua. La temperatura del agua se elevó de 22.50 a 23.17ºC. ¿Cuál es el
calor específico de la granalla de plomo?
qPb + qH2O = 0
qPb = qH2O
∆qPb = ms∆t
-280,3 J= (26,47g) (s) (23,17°C – 89,98°C)
s= 0,158 J/g.°C
qH2O = ms∆t
qH2O = (100 g) (4,184 J/g.°C) (23,17°C – 22,50°C)
= 280,3 J
• Ejemplo 5
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

13. • Una muestra de 1.00 × 102 mL de HCl 0.500 M se mezcla con 1.00 × 102 mL de
NaOH 0.500 M en un calorímetro a presión constante de capacidad calorífica
insignificante. La temperatura inicial de las disoluciones de HCl y NaOH es la
misma, 22.50°C, y la temperatura final de la mezcla es de 25.86°C. Calcule el
cambio de calor de la reacción de neutralización sobre una base molar
NaOH(ac) + HCl(ac) ⎯→ NaCl(ac) + H2O(l)
• Suponga que las densidades y calores específicos de las disoluciones son iguales
que las del agua (1.00 g/mL y 4.184 J/g · °C, respectivamente).
• Ejemplo 6

14. • 1
• 3
• 2

15. Bibliografía
• Química de Raymond Chang.
• http://www.fceia.unr.edu.ar/fisica2ecen/pdffiles/calorim.pdf

16. Gracias