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Los calorímetros miden el calor de una reacción química o un cambio físico como el hielo derritiéndose en agua líquida. El calor de la reacción es importante para comprender la termodinámica de las reacciones químicas y predecir qué tipo de reacciones tendrán lugar 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, necesita calibrarlo y determinar su constante calorímetro. Para encontrar la constante calorimétrica para su dispositivo, siga los pasos descritos a continuación.
Póngase bata de laboratorio, gafas 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 adecuadamente, este calorímetro de taza de café puede ser sorprendentemente útil para encontrar calores de reacción.
Mida aproximadamente 50 ml de agua fría con el cilindro graduado. No hay necesidad de ser exactos en esta etapa.
Mida el peso de su calorímetro de taza de café vacío a los 0.01 gramos más cercanos (o lo más cerca que pueda). Ahora, agregue los 50 ml de agua fría, vuelva a colocar la tapa y vuelva a pesar el calorímetro. La diferencia entre el peso vacío y el peso completo 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 el peso vacío y el peso completo es el peso del agua caliente. Registre este valor (al 0.01 gramos más cercano).
Usando el soporte del anillo y la abrazadera, asegure el vaso de precipitados de modo que quede sobre la malla de gasa de alambre sobre el mechero Bunsen. La malla de gasa de alambre evita que la llama entre en contacto directo con el vidrio. Coloque uno de los dos termómetros en el vaso y asegúrelo con una abrazadera para que quede suspendido en el agua, pero no toque el fondo del vaso.
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. Agite el agua dentro del calorímetro durante cuatro minutos y registre su temperatura a intervalos de un minuto a los 0.1 grados C. más cercanos. 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 colocar la tapa y continúe revolviendo con el termómetro.
Mida y registre la temperatura en el calorímetro a intervalos de 30 segundos hasta que haya transcurrido un total de cinco minutos.
Abra Excel u otro programa de hoja de cálculo. Ingrese el tiempo como los valores X y las temperaturas como los valores y y grafique sus datos. Use 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 de antes de agregar el agua caliente en su línea de mejor ajuste. La línea de tendencia debe ser lineal.
Escriba la línea de mejor ajuste de su gráfico. Conecte 5 minutos para xy calcule y (la temperatura extrapolada a los 5 minutos). Bueno, llama a esta temperatura extrapolada Tf.
Resta Tf de la temperatura del agua caliente justo antes de agregarla al calorímetro. Esto le dará el cambio en la temperatura del agua caliente, Th. Multiplique Th por 4.184 y la masa del agua caliente para descubrir cuánta energía perdió el agua caliente en julios.
Restar 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 obtenida por el agua fría en julios.
Reste la energía obtenida 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 tu calorímetro.