Los calorímetros miden el calor de una reacción química o un cambio físico como el hielo que se derrite en agua líquida. El calor de la reacción es importante para comprender la termodinámica de las reacciones químicas y predecir qué tipo de reacciones ocurrirán espontáneamente. Un calorímetro básico es muy fácil de construir: todo lo que necesita es un par de tazas de café de espuma de poliestireno, una tapa y un termómetro. Sin embargo, antes de usar su calorímetro, debe calibrarlo y determinar su constante de calorímetro. Para encontrar la constante del calorímetro para su dispositivo, siga los pasos que se describen a continuación.
Póngase bata de laboratorio, gafas protectoras y guantes.
Ensamble el calorímetro de la taza de café insertando una taza de café de espuma de poliestireno en la otra y colocando la tapa. Puede parecer simple, pero si está calibrado correctamente, este calorímetro de taza de café puede ser sorprendentemente útil para encontrar calores de reacción.
Mida aproximadamente 50 ml de agua fría con la probeta graduada. No es necesario ser exacto en esta etapa.
Mide el peso de tu calorímetro de taza de café vacía al 0.01 gramos más cercano (o lo más cerca que puedas). Ahora, agregue los 50 mL de agua fría, vuelva a tapar y vuelva a pesar el calorímetro. La diferencia entre los pesos vacíos y llenos es el peso del agua fría. Registre este valor (al 0.01 gramos más cercano).
Pese el vaso de precipitados y registre su peso (al 0,01 gramos más cercano). Agregue aproximadamente 50 mL de agua y vuelva a pesar el vaso de precipitados. La diferencia entre los pesos vacíos y llenos es el peso del agua caliente. Registre este valor (al 0.01 gramos más cercano).
Con el soporte de anillo y la abrazadera, asegure el vaso de precipitados de modo que quede encima de la malla de alambre sobre el mechero Bunsen. La malla metálica evita que la llama entre en contacto directo con el vidrio. Coloque uno de los dos termómetros en el vaso de precipitados y asegúrelo con una abrazadera para que quede suspendido en el agua, pero no toque el fondo del vaso de precipitados.
Encienda el mechero Bunsen y caliente suavemente el agua caliente a unos 80 grados C. Es mejor calentarlo lentamente en lugar de calentarlo demasiado rápido y llevarlo a ebullición.
Inserte el segundo termómetro en el calorímetro a través de la tapa. Revuelva el agua dentro del calorímetro durante cuatro minutos y registre su temperatura a intervalos de un minuto al 0.1 ° C más cercano. La temperatura debe permanecer más o menos constante; si no es así, deje reposar el agua fría durante al menos dos minutos más.
Justo antes del quinto minuto, apague el mechero Bunsen si aún no lo ha hecho y registre la temperatura del agua caliente y del agua fría. Vierta rápida y cuidadosamente toda el agua caliente en el calorímetro, luego vuelva a tapar y reanude la agitación con el termómetro.
Mida y registre la temperatura en el calorímetro a intervalos de 30 segundos hasta que hayan transcurrido un total de cinco minutos.
Abra Excel u otro programa de hoja de cálculo. Ingrese el tiempo como valores X y las temperaturas como valores y y grafique sus datos. Utilice el programa de hoja de cálculo para encontrar la línea que mejor se ajuste a los datos después de agregar el agua caliente. No incluya los puntos de datos antes de agregar el agua caliente en su línea de mejor ajuste. La línea de tendencia debe ser lineal.
Escriba la línea que mejor se ajuste a su gráfico. Introduzca 5 minutos para x y calcule y (la temperatura extrapolada a los 5 minutos). A esta temperatura extrapolada la llamaremos Tf.
Reste Tf de la temperatura del agua caliente justo antes de agregarlo al calorímetro. Esto le dará el cambio en la temperatura del agua caliente, Th. Multiplica Th por 4,184 y la masa del agua caliente para averiguar cuánta energía perdió el agua caliente en julios.
Reste la temperatura del agua fría de Tf; esto le dará Tc, el cambio de temperatura del agua fría. Multiplique por la masa del agua fría y 4.184 para encontrar la cantidad de energía ganada por el agua fría en julios.
Reste la energía ganada por el agua fría de la energía perdida por el agua caliente. Esto le dará la cantidad de energía ganada por el calorímetro.
Divida la energía ganada por el calorímetro por Tc (el cambio de temperatura del agua fría). Esta respuesta final es la constante de su calorímetro.
Cosas que necesitará
- Calorímetro de taza de café
- 2 termómetros
- Mechero bunsen
- Encendedor
- Vaso seco de 150 mL
- Escala
- Cilindro graduado
- Programa de hoja de cálculo como Excel u OpenOffice
- Agua
- Soporte de anillo
- Abrazadera
- Malla de gasa de alambre
- Calculadora
- Bata de laboratorio
- Gafas de protección
- Guantes
Consejos
La constante del calorímetro nunca puede ser negativa; si lo es, ha cometido un error... Intente realizar varias pruebas y promediar los resultados de esas pruebas para reducir su error. La incertidumbre en su promedio final será más / menos 2 veces la desviación estándar.
Advertencias
SIEMPRE tenga mucho cuidado cuando trabaje con una llama abierta. Nunca permita que su cabello, ropa o cualquier material inflamable se acerque al fuego. Apague el quemador cuando ya no esté en uso. Tenga mucho cuidado al trabajar con agua caliente; el agua a 80 grados C puede causar quemaduras o escaldaduras desagradables si se derrama sobre la piel.