Calorimetría: conceptos básicos y aplicaciones
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Calorimetría
La Calorimetría es la parte de la física que se encarga de medir la cantidad de calor generada o perdida en ciertos procesos físicos o químicos.
Conceptos básicos
Calor de fusión
Es la energía necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado sólido a un estado líquido sin cambiar su temperatura.
Calor específico
Es la cantidad de calor que necesita una sustancia, por unidad de masa, para elevar su temperatura en un grado Celsius.
Capacidad calorífica
Es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de determinada cantidad de sustancia. Sus unidades son J/°C. El calor específico es una propiedad intensiva, en tanto que la capacidad calorífica es una propiedad extensiva.
Balance de calor
El balance de calor entra en acción cuando los cambios en las otras formas energéticas resultan despreciables.
ΔH = q total = 0 <=> q(H2O) + q (calorímetro) = 0 / m1CpΔT (H2O amb) + m2 CpΔT(H2O caliente) + ΠΔT(calorímetro) = 0 / m1(hielo)ΔH(fusión) + m1CpΔT(agua fundida) + m2CpΔT(H2O amb) + Π ΔT(calorímetro) = 0
Calorímetro
Un calorímetro es un sistema para determinar el calor específico de un cuerpo. Mide las cantidades de calor liberados y absorbidos por dos o más sustancias. Posee un material aislante, agitador, cubierta adiabática y termómetro.
Importancia de la capacidad calorífica del equipo
Es importante conocer la capacidad calorífica del equipo porque éste va a absorber una parte de la energía térmica que se le suministre al sistema. Una vez calculada, esta capacidad será constante para cada reacción.
Temperatura de ebullición
Es la temperatura a la cual se produce el cambio de la fase líquida a gaseosa. En el caso de sustancias puras, ocurre a una presión y temperatura fija.
Calor de ebullición
Es la energía necesaria para cambiar el estado de una sustancia líquida a gaseosa y viceversa. Aquí la temperatura no experimenta cambio alguno.
Temperatura de fusión
Se produce cuando ocurre la transición de la fase del estado sólido a líquido a presión atmosférica normal, corresponde a la temperatura de congelación.
Presión de vapor
Es la presión a la que cada temperatura en fase líquida y vapor se encuentra en equilibrio. Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan estas.
Relación entre presión de vapor y temperatura de ebullición
La relación que hay entre la presión de vapor y la temperatura de ebullición es que una depende de la otra y se determina con la ecuación de Clapeyron.
Volatilidad
Es la tendencia de una sustancia a pasar fácilmente de la fase líquida a la fase gaseosa. Las sustancias volátiles tienen una mayor presión de vapor.
Diferencias de volatilidad entre líquidos
Cada líquido presenta una volatilidad diferente debido a que tienen diferentes fuerzas intermoleculares, las cuales tienen relación con la presión de vapor, es decir, a mayor intensidad de fuerza intermolecular, menor volatilidad y presión de vapor.
Condiciones para el equilibrio líquido-vapor
Las condiciones para que se dé el equilibrio líquido-vapor son que la temperatura y la presión deben ser constantes.
Diferencias en la temperatura de ebullición normal
Cada sustancia posee una temperatura de ebullición normal diferente ya que posee estructuras moleculares muy diferentes con tipos de enlace distintos. La fuerza intermolecular de cada sustancia varía.