6. Discusin de Resultados

El propsito de este trabajo experimental fue determinar el cambio trmico que acompaa a las reacciones qumicas. En el primer experimento, capacidad calorfica del calormetro, tratamos de medir las temperaturas exactas del agua fra y helada. En el vaciado del agua helada en el calormetro con agua fra, se trat de agilizar dicho paso ya que la temperatura del agua helada puede aumentar debido a la influencia de las condiciones del ambiente. Obtuvimos una temperatura de equilibrio de 15.7C, la cual tiene un valor aproximado al terico que es 16C, por ello el valor experimental obtenido es factible y el porcentaje de error () es un valor mnimo.

En el segundo experimento, el calor de neutralizacin que se hall experimentalmente fue de 13.33 cal/mol, este calor se produjo al mezclar HCL (acido) y NaOH (base) en un calormetro. Comparamos el valor experimental con el valor terico de 13.42cal/mol y se obtiene un porcentaje de error de 0.68%. Como se nota el porcentaje de error es muy bajo y esto indica una correcta aplicacin de los procesos en el experimento. Los errores se pudieron haber presentado al obtener las concentraciones corregidas del cido y la base.

7.

Conclusiones:

- La reaccin de neutralizacin es un proceso exotrmico, ya que tanto los cidos como las bases fuertes estn completamente disociados en sus respectivos iones cuando se estn en solucin acuosa suficientemente diluida.

- El calor cedido por la reaccin es absorbido por la disolucin resultante de la neutralizacin y por el calormetro, lo que conducir a un aumento de temperatura del sistema. Este aumento de temperatura se vio al medir cada 10 segundos la temperatura pues aumento de 26.7C a 27C (temperatura de equilibrio).

- Las paredes externas de un vaso Dewar (calormetro) son adiabticas (es decir, no hay intercambio de calor con el exterior), por lo que todo el calor transferido en la reaccin qumica se absorbe dentro del calormetro.

-Se comprob que las variaciones en los procesos de neutralizacin el calor producido para formar un mol de agua, no dependen de la naturaleza de la sustancia ni la concentracin, en este caso dependa de la temperatura liberada, influenciada por perdida de calor en el calormetro durante el proceso de mezcla del cido con la base.

Recomendaciones:

- Revisar los materiales antes de usarlos y lavarlos para evitar que posibles residuos que se encuentren por que afecten nuestro resultados. Y antes de valorar debemos secar bien los materiales en la estufa.

- Para que la lectura de las temperaturas sea ms exacta, se deben realizar con rapidez, ya que el tiempo que lleva transportar el termmetro, puede hacer variar algunos grados de temperatura.

- Agitar constantemente al momento en que se combinan las sustancias a diferentes temperaturas en el calormetro.

- Observar de manera correcta las medidas requeridas es decir ponindonos al mismo nivel de la altura de la sustancia que se encuentra en la bureta.

8. Apndice

CUESTIONARIO:

1. Mediante dos ejemplos explique la ley de Hess.

De la Ley de Hess se deducen las siguientes reglas:

I. La Entalpa de una reaccin viene dada por la diferencia de la entalpa de formacin de sus productos menos la entalpa de formacin de los reactantes.

II. La entalpa de formacin de un compuesto es igual a la entalpa de formacin de los productos de su combustin menos la entalpa de combustin de dicho compuesto.

III. La entalpa de una reaccin es tambin igual a la suma de las entalpas de combustin de los reactantes menos la suma de las entalpas de combustin de los productos.

Ejemplo 1:

Se quiere calcular la Entapa de reaccin para la reaccin:

2 C(s)+ H2(g) C2H2(g)

Nos proporcionan los siguientes datos:

Planteamos las ecuaciones correspondientes a las entalpas dadas:

Ubicamos en ellas a los reactantes y productos de la reaccin qumica que buscamos:

Ahora debemos acomodar las ecuaciones:

la ecuacin (1) la debemos invertir (recuerden que tambin se invierte el valor de la entalpa)

la ecuacin (2), debemos multiplicarla por 2 (recuerden se multiplica toda la ecuacin, tanto reactantes como productos y el valor de la entalpa, pues es propiedad extensiva.

la ecuacin (3), la dejamos igual.

La sumatoria de las ecuaciones acomodadasdebe darnos la ecuacin problema.

Se suman o se anulan los reactantes y productos.

Las entalpas se suman algebraicamente.

Basndonos en la ley de hess hemos podido encontrar la entalpia de reaccin 226.7 kJ

Ejemplo 2:

Entalpa de Formacin

C (s) + O2 (g) CO2 (g)DHfo (CO2) = -94,09 Kcal /mol

C (s) + O2 (g) CO (g)DHfo (CO) = -26,46 Kcal /mol

Calculo de la Entalpa de reaccin

CO + O2 CO2

DHro = DHfo (CO2) - DHfo (CO) - (. DHfo (O2)) =

- 94,09 Kcal/mol + 26,46 Kcal/mol - (. 0) Kcal/mol = - 67,63 Kcal/mol

2. Que diferencia existe entre los calores de solucin y de dilucin, ejemplos.

El calor de solucin es la variacin de entalpia relacionada con la adicin de una cantidad determinada de soluto a una cantidad determinada de solvente a temperatura y presin constantes.

Utilizando el agua como solvente, teniendo en cuenta que argumento puede aplicarse a cualquier solvente con pequeas modificaciones. El cambio de estado se representa por

Se adiciona un mol de soluto X a n moles de agua. En esta ecuacin se le da al agua el smbolo Aq. Es conveniente asignar al agua en estas reacciones de solucin una entalpia convencional de cero.

Considrense los ejemplos

Los valores de muestran la dependencia general que existe entre el calor de solucin y la cantidad de solvente. A medida que se utiliza ms solvente, el calor de solucin se aproxima a un valor lmite, el valor de la solucin infinitamente diluida. Este valor lmite para el HCl est dado por .

Si en el conjunto anterior restamos la primera ecuacin de la segunda, tenemos

Este valor de es un calor de dilucin, el calor transferido desde el entorno cuando se agrega solvente adicional a la solucin.

El calor de dilucin de una solucin depende dela concentracin original de la solucin y de la cantidad de solvente aadido.

El calor de formacin de una solucin es la entalpia relacionada con la reaccin (usando cido clorhdrico como ejemplo):

Donde se supone que el solvente Aq tiene una entalpia cero.

3. Definir los siguientes trminos termodinmicos: proceso, cambio de estado, energa interna. Entalpia ciclo reversible e irreversible.

PROCESO TERMODINAMICO:

Se denomina proceso termodinmicoa la evolucin de determinadasmagnitudes (o propiedades) propiamentetermodinmicasrelativas a un determinadosistema termodinmico. Desde el punto de vista de la termodinmica, estas transformaciones deben transcurrir desde un estado deequilibrioinicial a otro final; es decir, que las magnitudes que sufren una variacin al pasar de un estado a otro deben estar perfectamente definidas en dichos estados inicial y final. De esta forma los procesos termodinmicos pueden ser interpretados como el resultado de lainteraccinde un sistema con otro tras ser eliminada algunaligaduraentre ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentren en equilibrio (mecnico, trmico y/o material) entre s.

Los procesos ms conocidos son los siguientes:

Isotrmico: cuando el cambio ocurre a temperatura constante

Isobrico: si la presin se mantiene constante

Isocorico o isometrico: cuando la restriccin del proceso es que el parmetro V=constante.

Adiabtico: cuando no hay intercambio de calor entre el sistema y los sistemas limitantes, mientras el cambio ocurre.

Reversible: si est constituido de una serie de estados de equilibrio.

Cclico: cuando el sistema retorna a su estado inicial despus de realizar una serie de cambios.

CAMBIO DE ESTADO:

Es una variacin en una o ms de las propiedades de un sistema. Cualquier cambio detectable experimentalmente constituye un cambio de estado. Asi, por ejemplo, si se tiene un gas a condiciones V1, T1 y P1, y por cualquier causa, supongamos una alteracin de la temperatura, el sistema gaseoso pasa a las condiciones siguientes: V2, T2 y P1, siendo la presin la misma, se dice que ha ocurrido un cambio de estado en dicho sistema. Podra variar tambin la presin de P1 a P2.

ENERGIA INTERNA:

Desde el punto de vista de latermodinmica, en unsistema cerrado(o sea, de paredes impermeables), la variacin total de energa interna es igual a la suma de las cantidades de energa comunicadas al sistema en forma de calor y de trabajo(En termodinmica se considera el trabajo negativo cuando este entra en el sistema termodinmico, positivo cuando sale). Aunque el calor transmitido depende del proceso en cuestin, la variacin de energa interna es independiente del proceso, slo depende del estado inicial y final, por lo que se dice que es unafuncin de estado. Del mismo modoes una diferencial exacta, a diferencia de, que depende del proceso.

ENTALPIA:

La Entalpa es la cantidad de energa de unsistematermodinmico que ste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reaccinqumicaapresinconstante, elcambiode entalpa del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reaccin. En un cambio de fase, por ejemplo de lquido agas, el cambio de entalpa del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporizacin. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpa por cada grado de variacin corresponde a la capacidad calorfica del sistema a presin constante. El trmino de entalpa fue acuado por el fsico alemn Rudolf J.E. Clausius en 1850. Matemticamente, la entalpa H es igual a U + pV, donde U es la energa interna, p es la presin y V es elvolumen. H se mide en julios.

H = U + pV

Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpa ( H).

H = Hf Hi

La entalpa recibe diferentes denominaciones segn elproceso, as:

Entalpa de reaccin, entalpa de formacin, entalpa decombustin, entalpa de disolucin, entalpa de enlace, etc; siendo las ms importantes:

CICLO REVERSIBLE:

Supongamos que ocurre un proceso en que el sistema va de un estado inicial (i) a otro final (f) en el que se realiza un trabajo W y se produce una transferencia de calor Q a una serie de reservorios de calor. Si al final de este proceso, el sistema puede ser restaurado a su estado inicial se dice que es REVERSIBLE.

Las condiciones para un proceso reversible son:

1) No debe existir trabajo realizado por friccin, fuerzas debidas a la viscosidad u otros efectos disipativos.

2) El proceso debe ser tal que el sistema se encuentre siempre en estado de equilibrio o infinitamente prximo a l (cuasi esttico - porejemplo, si el pistn de un cilindro se mueve lentamente dando tiempo para que el sistema pueda interactuar con el ambiente y alcanzar un estado de equilibrio en todo instante).

CICLO IRREVERSIBLE:

Los procesos reales se producen en una direccin preferente. Es as como el calor fluye en forma espontnea de un cuerpo ms clido a otro ms fro, pero el proceso inverso slo se puede lograr con alguna influencia externa. Cuando un bloque desliza sobre una superficie, finalmente se detendr. La energa mecnica del bloque se transforma en energa interna del bloque y de la superficie.Estos procesos unidireccionales se llaman procesos irreversibles. En general, un proceso es irreversible si el sistema y sus alrededores no pueden regresar a su estado inicial.

Grficos:

tiempo

temperatura

10

15.4

20

15.5

30

15.6

40

15.7

50

15.7

Se observa que la temperatura de la mezcla de agua fra y helada en el calormetro aumenta desde 15.4C hasta una temperatura constante de 15.7C.

Otros:

ALGUNAS APLICACIONES DE LA TERMOQUMICA

Procesos de almacenado de la energa solar para la produccin de combustibles:

La propiedad qumica del almacenamiento de energa que poseen algunas sustancias es una de las razones tcnicas fundamentales para el xito y desarrollo de tecnologas basadas en el carbn o el petrleo. Los desarrollos hacia sistemas energticos globales sostenibles van a exigir la sustitucin de los carburantes fsiles por otros cuya principal fuente sea energa renovable. Si la radiacin solar se utiliza para producir un combustible idntico o con propiedades similares a los basados en materias primas y procesos de conversin convencionales, se tienen los denominados "combustibles solares".

Una caracterstica comn de todos estos procesos es que requieren un elevado aporte energtico con altas densidades de flujo solar, lo que requiere una tecnologa de alta concentracin.

1. Produccin solar de Hidrgeno:

La produccin de solar puede ser un elemento clave de los futuros sistemas energticos. El agua es la fuente ms abundante de en la tierra, y la energa solar se puede utilizar para completar la reaccin de hidrlisis. Puesto que el agua se regenera por el uso final de la energa del hidrgeno, se obtiene un ciclo cerrado y completo de la energa limpia.

A temperaturas muy altas la disociacin trmica (termlisis) de agua proceder de acuerdo con la ecuacin (1). La clave del proceso es alcanzar la separacin in situ utilizando para ello un reactor solar conteniendo una membrana de zirconio para la separacin de. Se han alcanzado temperaturas en el reactor de 2.250 K, y el rendimiento del hidrgeno ha excedido la prediccin terica. Las temperaturas tan elevadas pueden obtenerse a travs de radiacin solar.

2. Produccin solar de Cemento:

La produccin mundial de cemento tiene una alta emisin de dixido de carbono con una contribucin del 5 por 100 a las emisiones globales antropognicas de dixido de carbono. Estas emisiones pueden ser reducidas sustancialmente utilizando energa solar en la descomposicin trmica de la cal viva, que es el principal paso endotrmico en la produccin de cemento, Ecuacin (8).

Esta reaccin es altamente endotrmica razn por la cual la industria cementera requiere una alta aportacin de energa trmica. Debido a ello, puede tener sentido la integracin de la energa solar trmica en la produccin industrial de cemento, basndose en reactores de tipo ciclnico situados en el foco de un sistema receptor central. Este reactor puede ser abierto a la atmsfera dado que la reaccin de calcinacin puede producirse en presencia de aire y la absorcin efectiva de la luz solar concentrada puede conseguirse formando una nube de gas y partculas que se encuentran girando en el interior de la cavidad del reactor.

3. Produccin de Metales y Sustratos Cermicos:

La extraccin convencional de metales a partir de sus xidos, mediante procesos trmicos y electrolticos, se caracteriza por su alto contenido energtico y su polucin ambiental asociada, resultando tambin aqu muy importante a la aplicacin de la energa solar.

El primer paso es la reduccin carbotrmica de xidos de metal produciendo metales y gas de sntesis en una reaccin endotrmica a alta temperatura.

Tratamientos termoqumicos del acero

Los tratamientos termoqumicos son tratamientos trmicos en los que, adems de los cambios en la estructura del acero, tambin se producen cambios en la composicin qumica de la capa superficial, aadiendo diferentes productos qumicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmsferas especiales.

Entre los objetivos ms comunes de estos tratamientos estn aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el ncleo ms blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosin.

Cementacin (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentracin de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmsfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el ncleo.

Nitruracin (N): al igual que la cementacin, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrgeno en la composicin de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525C, dentro de una corriente de gas amoniaco, ms nitrgeno.

Cianuracin (C+N): endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero. Se utilizan baos con cianuro, carbonato y cianato sdico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950C.

Carbonitruracin (C+N): al igual que la cianuracin, introduce carbono y nitrgeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoniaco (NH3) y monxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.

Sulfinizacin (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por accin del azufre. El azufre se incorpor al metal por calentamiento a baja temperatura (565C) en un bao de sales.

Reporte

BIBLIOGRAFIA

2. http://www.sc.ehu.es/iawfemaf/archivos/materia/00121.htm

3. http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHTML/Teo_1_princ.htm

4. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centros-tic/41008970/helvia/sitio/upload/termoquimica.pdf

5. P. W. ATKINS Fisicoqumica, Tercera edicin, ADISON-WESLEY IBEROAMERICANA,EE.UU. 1991 Pag.90

temperatura vs tiempo

temperatura102030405015.415.515.615.715.7

tiempo

temperatura