1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE QUÍMICA
TERMODINÁMICA
Curso: Química I
CALORIMETRIA
2. Energía Química
Casi todas las reacciones químicas absorben o
producen energía, por lo general en forma de calor.
Esta es la energía asociada con los enlaces químicos y
las atracciones intermoleculares.
Calor de reacción(q):La cantidad de calor
intercambiado entre un sistema y sus alrededores
cuando tiene lugar una reacción química en el seno
del sistema, a temperatura constante.
Unidades
• Calorías (cal)
• Julio (J)
3. Calor (q) : Se mide por calorimetría
Conservación de la energía: En las interacciones
entre un sistema y sus alrededores, la energía total
permanece constante, la energía ni se crea ni se
destruye.
qsistema + qalrededores = 0
qsistema = -qalrededores
4. Curso: Química I
✓ Calorimetría:
El estudio de la Calorimetría, comprende la medición de los
cambios de calor, producido en los procesos físicos y químicos.
El equipo que se emplea en un laboratorio para realizar estas
mediciones se llama calorímetro. Sabemos que una manera
de medir el calor es la temperatura.
La compresa ganó calor y
este calor fue cedido por la
pierna del paciente.
5. El equipo diseñado para medir el
calor desprendido en una
reacción de combustión se llama
bomba calorimétrica .
El sistema esta aislado de sus
alrededores. Cuando tiene lugar la
reacción de combustión, la energía
química se transforma en energía
térmica y la temperatura del
sistema aumenta. Como se acaba
de precisar, el calor de la reacción
es la cantidad de calor que el
sistema debería ceder a sus
alrededores para recuperar su
temperatura inicial. A su vez, esta
cantidad de calor es exactamente
el valor opuesto de la energía
térmica ganada por la bomba
calorimétrica y sus contenidos.
Bomba calorimétrica
6. Curso: Química I
• Calorimetría a volumen constante:
Bomba calorimétrica qv = ∆E
Sistema adiabático q = 0
qliberado + qabsorbido = 0
qliberado = qreacción
qabsorbido = qbomba + qH2O
Combustiones
son exotérmicas
8. Determinación del calor específico a partir de datos
experimentales.
Utilice los datos presentados en la diapositiva
anterior para calcular el calor específico del plomo.
qplomo = -qagua
qagua = mcT = (50,0 g)(4,184 J/g °C)(28,8 – 22,0)°C
qagua = 1,4x103 J
qplomo = -1,4x103 J = mcT = (150,0 g)(c)(28,8 – 100,0)°C
cplomo = 0,13 Jg-1°C-1
9. Curso: Química I
• Calorimetría a presión constante:
Calorímetro qp = ∆H
Sistema adiabático q = 0
qliberado + qabsorbido = 0
qliberado = qreacción
qabsorbido = qcalorímetro + qsolución
Reacciones pueden
exotérmicas o
endotérmicas
10. Determinación de un calor de reacción a partir de datos
de una bomba calorimétrica.
La combustión de 1,010 g de sacarosa, en una
bomba calorimétrica, hace que la temperatura se
eleve de 24,92 a 28,33°C. La capacidad calorífica
del conjunto del calorímetro es 4,90 kJ/°C.
(a)¿Cuál es el calor de combustión de la sacarosa,
expresado en kilo julios por mol de C12H22O11?
(b)Verifique la frase publicitaria de los productores
de azúcar que una cucharadita de azúcar
(aproximadamente 4,8 g) solo contiene 19
calorías.
Ejercicio:
11. Calcule qcalorim:
qcalorim = CT = (4,90 kJ/°C)(28,33-24,92)°C = (4,90)(3,41)kJ
= 16,7 kJ
Calcule qr:
qr = -qcalorim = -16,7 kJ por 1,010 g
12. Calcule qr en las unidades requeridas:
qr = -qcalorim =
-16,7 kJ
1,010 g
= -16,5 kJ/g
343,3 g
1,00 mol
= -16,5 kJ/g
= -5,65 * 103 kJ/mol
qr
(a)
Calcule qr para una cucharita:
4,8 g
1 cuch
= (-16,5 kJ/g)(
qr
(b)
)( )= -19 kcal/cuch
1,00 kcal
4,184 J
13. El calorímetro de “vaso de poliestireno”
Un sencillo calorímetro de plástico:
• Bien cerrado y aislado.
• Medir la variación de temperatura.
qr = -qcalorim
14. Ejercicios
Una muestra de 35,20 gr de un metal calentado a
100°C se coloca en un calorímetro que contiene
42,5 gr de agua a una temperatura inicial de
19,2°C. Si la temperatura final del metal y del
agua es 29,5°C, ¿cuál es el calor específico del
sólido, si supone que todo el calor se transfiere al
agua? Calor especifico del agua: 4.184 J/g°C.
Resp: 0,737 J/ gr °C
15. Objeto desconocido
• Agua
• Masa (m) = 35,20 gr
• Masa (m) = 42,5 gr
• Temperatura inicial=100°C
• Temperatura inicial=
19,2°C
• Temperatura final= 29,6°C
• Temperatura final= 29, 5°C
• C del agua= 4,184 J/gr°C
•∆T agua = Tf - Ti = 29,5 °C – 19,2 °C = 10,3 °C
•∆T sólido = Tf - Ti = 29,5°C – 100°C = ― 70,5°C
•Q agua= m x ∆T x s
•Q agua = 42,5 gr x (10,3°C) x 4,184 J/gr °C =
1830J
•Q ganado por el agua ( Q=1830J) = Q perdido
por el sólido (―Q = ― 1830 J)
se reordena la ecuación de calor para
resolverel calor específico del metal:
•Q metal= m x ∆T x s
•s metal= Q / (m x ∆T )
•s metal= ― 1830 / [(35,20 gr) x( ―70,5°C)]
•s metal = 0,737 J/ gr °C
16. Una pieza de granito que masa 250 gr se calienta
en agua hirviendo a 100°C. cuando el granito se
coloca en un calorímetro que contiene 400 gr de
agua, la tempertura del agua aumenta de 20°C a
28,5°C.¿Cuál es el calor específico del granito, si
supone que todo el calor se transfiere al agua?
Ejercicios
17. 1,435 g de naftaleno (C10H8) se queman en una
bomba calorimétrica a volumen constante,
registrándose un aumento en la temperatura del
agua de 20,17 a 25,84 °C. Si la cantidad de agua
que rodea al calorímetro es exactamente 2 000 g y
la capacidad calorífica de la bomba calorimétrica es
de 1,80 kJ/°C, calcular el calor molar de
combustión del naftaleno.
Ejercicios
18. Resol
qrx = – (qagua + qbomba)
qagua = m ce Δ T = (2000 g) (4,186 J/g-°C) (5,67°C) =
47.469,24 J
qbomba = m c Δ T = C Δ T
qbomba = 1.800 J/°C x 5,67 °C = 10.206 J
qrx = – (47.469,24 J + 10.206 J ) = – 57.675,24 J
Qrx molar = – 57.675,24 J ( 1,435 gr / 128 gr /mol)
• Qrx molar = -5146,00 KJ/mol
22. (4p) Un calorímetro está lleno de 200 mL de agua (densidad=1
g/cm3) a 13 oC después de que se mezclaron en este envase 150
mL de agua 15 oC con 50 mL de agua a 3 oC.
En el mismo calorímetro limpio y seco se colocan 200 mL de
etanol y cuando entra en equilibrio térmico su temperatura es
17°C. Entonces, en el calorímetro se agregan 5 g de un
compuesto X causando un descenso de la temperatura de 1,2°C.
¿Cuál es el calor de disolución molar del compuesto X?
Masa molar de X = 128 g/mol
Densidad del alcohol = 0.789 g/ml
Calor específico del etanol = 0.580 cal/g.oC
Calor específico del agua = 1 cal/g.oC
Ejercicio
Respuesta: Capacidad calorífica del calorímetro: 100 cal/°C
ΔH=5,88 Kcal/mol °C
25. Se mezclan en un calorímetro, de capacidad
calorífica C=140 J/°C, 50ml de HCl 1M con 50ml de
NaOH 1M, estando las disoluciones a 18°C. Si la
temperatura final de la mezcla después de la
reacción es 23°C. Calcula:
a) El calor desprendido.
b) ΔH° en kJ/mol para la reacción:
H +
(aq) + OH−
(aq) → H2O(l)
Ejercicio
