El Calor de Combustion
1.-Introduccion
"Una propiedad característica de todo material es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de un gramo del material. Este valor es el "calor especifico" del material. Por ejemplo, el calor especifico del agua, es de aproximadamente 4,2 Joules por Gramo.Así, por cada grado Cº que se calienta el agua, sabemos que cada gramo de agua ha absorbido 4,2 J de energía térmica."
"El calor de combustión de una sustancia puede puede expresarse como el calor liberado cuando se quema un grado de una sustancia.
Hipotesis: La cantidad de masa del material a combustionar, y su calor de combustion son directamente proporcionales.
2. Marco Teórico
Como se dijo anteriormente, el calor de combustión puede expresarse como el calor liberado cuando se quema una sustancia, sabemos también que el calor especifico del material es la cantidad de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de un gramo de algún material.
Otra definicion que se le podria dar al calor de combustion seria como el cambio térmico que sufren los reactivos (combustible y comburente) al estar a temperatura y presión ideales para la combustión transformándose en productos.
Analicemos un ejemplo: Supongamos que se desea aumentar la temperatura de 10 gramos de agua en 5ºC, sabemos que son necesarios 4,2 J para elevar 1ºC la temperatura de 1g de agua, pero en este caso, tenemos 10 veces mas agua, por lo que la energía necesaria para elevar la temperatura del agua será mayor, asi que, ¿Cuánta energía térmica se necesita?
Como se dijo anteriormente, la energía necesaria para elevar 5ºC la temperatura de 10g de agua es mayor que para elevar 1g de agua, son 10 veces mas agua, y 5 veces mas energía necesaria para lograr esto.
De manera que necesitamos 10x5 = 50 veces mas energía térmica para conseguir lo que buscamos, por lo que si multiplicamos esta suma por la cantidad de energía necesaria para elevar 1g de temperatura en 1ºC, obtendremos lo siguiente: 50x4,2 = 210 J, es decir, son necesarios 210 J para calentar 10g de agua 5ºC.
Tomamos 2 las latas de bebida, una chica, y una grande, (las 2 otras latas las usamos en otra cosa) y cortamos la parte superior con el corta cartón, completa, de manera que pueda verse claramente el interior, luego cortamos 2 pequeños "espacios" para ubicar el clip luego, hecho esto, posteriormente hacemos con el corta cartón una ranura, a modo de puerta, por donde mas tarde encenderemos los materiales a combustionar, tal como se puede apreciar en esta foto:
Teniendo las latas ya cortadas y listas para el proceso, tomamos 1 clip, lo estiramos y lo doblamos, de manera que pueda quedar enganchado en la parte superior de la lata, debe quedar enganchado en las ranuras que se hicieron anteriormente en las latas, tomamos otro clip, y este lo doblamos a modo de gancho, del que podremos colgar el material a combustionar, y tambien colgar el mismo clip al de la parte superior de la lata, dependiendo del tamaño del clip, puede o no requerirse cortar un poco del clip, para que quede bien con el tamaño de la lata, o para que alcance a verse desde la puerta hecha a la lata, tal como se ve en la siguiente foto:
Ahora tomamos las 2 latas restantes, y con la medida de la probeta, tomamos 50ML de agua, y la ponemos en las latas, la grande, y la pequeña.
Tomamos el clip gancho, y le clavamos la nuez en uno de los extremos, colgamos el gancho en el clip de la parte superior de la lata, ubicamos la lata con agua SOBRE la lata cortada, tomamos la temperatura inicial del agua.
y prendemos fuego a la nuez, una vez esta se prenda fuego, contamos 2 minutos en el cronometro, mientras la nuez se combustiona, y pasados los 2 minutos, se toma nuevamente la temperatura, y la registramos, se repite el proceso de cronometrar 2 minutos y tomar la temperatura del agua, hasta que la nuez se apague.
Luego de terminar con el proceso de combustion de la nuez en la lata grande, se procede a hacer el mismo proceso, en la lata chica, lo mismo para el fideo, se registra el tiempo, y temperatura en cada caso.
Terminado el proceso, hay que registrar la masa de cada cuerpo quemado. (las 2 nueces, los 2 fideos)
3. Calcula el cambio de temperatura del agua. (Equivale a la temperatura final del agua menos su temperatura inicial)
4. Calcula la cantidad de energía termica empleada para calentar el agua en la lata.
Haz uso de los valores de los pasos 1,2 y 3 para razonar la respuesta como se mostró en el problema de ejemplo.
5. Obtén la masa de la parafina quemada.
6. Calcula el calor de combustion de la sustancia, en unidades de Joules por gramo de sustancia. (J/g).
*Puedes suponer que la energía termica absorbida por el agua es igual a la energía térmica liberada por los materiales que se quemaron. Así pues, si divides la energía termica (paso 3) entre la masa del material quemado, obtendrás la respuesta.
Calor de combustion = Energía térmica liberada (paso3)
Masa de sustancia quemada (paso 4)
Solucion a nuestro experimento:
1. La masa de agua es de 50g.
2. En el caso de la lata grande, el fideo pesó 2gr. y la nuez 3gr.
en el caso de la lata pequeña, el fideo y la nuez pesaron ambos 2gr.
3. Nuez en lata grande, el cambio es de 73ºC
Nuez en la lata pequeña: el cambio es de 64ºC
Fideo en la lata grande: el cambio es de 34ºC
Fideo en la lata pequeña: el cambio es de 32ºC
4. Calentar 50gr. de agua en 73ºC
50x73 = 3650
3650 x 4,2 J = 15.330 J.
Calentar 50gr de agua en 64ºC
50x64= 3200
3200x4,2 = 13.440 J
Calentar 50gr de agua en 34ºC
50x34 = 1700 x 4,2 J = 7.140 J
Calenter 50gr en 32ºC
50x32= 1600 x 4,2 = 6720 J
5. No se puede contestar debido a que no usamos parafina.
6. Calor Combustion Nuez, lata grande = 15330 : 3gr = 5110 J/gr
Calor Combustion Nuez, lata pequeña = 13440 : 2gr = 6720 J/gr
Calor Combustion Fideo, lata grande = 7140 : 2 gr = 3570 J/gr
Calor Combustion Fideo, lata pequeña = 6720 : 2gr = 3360 J/gr
Conclusion: Se rechaza la hipotesis de que el calor de combustion y la masa del material son directamente proporcionales, pues a mayor masa, disminuye la cantidad de joules por gramo del material.
Tambien pudimos comprender el "que es el calor de combustion" propiamente tal, y como calcularlo.
Quiero dar las gracias a mis lectores por darse el tiempo de leer este pequeño informe de laboratorio, el cual, por ustedes mismos se darán cuenta de mas de una utilidad de esto, saludos.
Integrantes: Ramiro Alvarado Duran
Alejandro Pastén Rojas
Camila Cañas Sarazúa
Gianina Fischer
Elias Hormazabal
Juan Carlos Morata
Bárbara Espinoza
Sofia Cerda
Profesor: Dixon Ardiles Ledezma
Colegio Santa Familia
Otra definicion que se le podria dar al calor de combustion seria como el cambio térmico que sufren los reactivos (combustible y comburente) al estar a temperatura y presión ideales para la combustión transformándose en productos.
Analicemos un ejemplo: Supongamos que se desea aumentar la temperatura de 10 gramos de agua en 5ºC, sabemos que son necesarios 4,2 J para elevar 1ºC la temperatura de 1g de agua, pero en este caso, tenemos 10 veces mas agua, por lo que la energía necesaria para elevar la temperatura del agua será mayor, asi que, ¿Cuánta energía térmica se necesita?
Como se dijo anteriormente, la energía necesaria para elevar 5ºC la temperatura de 10g de agua es mayor que para elevar 1g de agua, son 10 veces mas agua, y 5 veces mas energía necesaria para lograr esto.
De manera que necesitamos 10x5 = 50 veces mas energía térmica para conseguir lo que buscamos, por lo que si multiplicamos esta suma por la cantidad de energía necesaria para elevar 1g de temperatura en 1ºC, obtendremos lo siguiente: 50x4,2 = 210 J, es decir, son necesarios 210 J para calentar 10g de agua 5ºC.
3.Experimento de Laboratorio:
-Materiales:
-2 Latas de bebida grandes
-2 Latas de bebida chicas
-2 Fideos Canutones
-2 Nueces sin cascara
- Fosforos
-50ML de agua por lata
-2 Clip
-1 Termometro
-1 Probeta.
-1 cronometro
Procedimiento:Tomamos 2 las latas de bebida, una chica, y una grande, (las 2 otras latas las usamos en otra cosa) y cortamos la parte superior con el corta cartón, completa, de manera que pueda verse claramente el interior, luego cortamos 2 pequeños "espacios" para ubicar el clip luego, hecho esto, posteriormente hacemos con el corta cartón una ranura, a modo de puerta, por donde mas tarde encenderemos los materiales a combustionar, tal como se puede apreciar en esta foto:
Teniendo las latas ya cortadas y listas para el proceso, tomamos 1 clip, lo estiramos y lo doblamos, de manera que pueda quedar enganchado en la parte superior de la lata, debe quedar enganchado en las ranuras que se hicieron anteriormente en las latas, tomamos otro clip, y este lo doblamos a modo de gancho, del que podremos colgar el material a combustionar, y tambien colgar el mismo clip al de la parte superior de la lata, dependiendo del tamaño del clip, puede o no requerirse cortar un poco del clip, para que quede bien con el tamaño de la lata, o para que alcance a verse desde la puerta hecha a la lata, tal como se ve en la siguiente foto:
Ahora tomamos las 2 latas restantes, y con la medida de la probeta, tomamos 50ML de agua, y la ponemos en las latas, la grande, y la pequeña.
Tomamos el clip gancho, y le clavamos la nuez en uno de los extremos, colgamos el gancho en el clip de la parte superior de la lata, ubicamos la lata con agua SOBRE la lata cortada, tomamos la temperatura inicial del agua.
y prendemos fuego a la nuez, una vez esta se prenda fuego, contamos 2 minutos en el cronometro, mientras la nuez se combustiona, y pasados los 2 minutos, se toma nuevamente la temperatura, y la registramos, se repite el proceso de cronometrar 2 minutos y tomar la temperatura del agua, hasta que la nuez se apague.
Luego de terminar con el proceso de combustion de la nuez en la lata grande, se procede a hacer el mismo proceso, en la lata chica, lo mismo para el fideo, se registra el tiempo, y temperatura en cada caso.
Terminado el proceso, hay que registrar la masa de cada cuerpo quemado. (las 2 nueces, los 2 fideos)
Actividad:
1. Calcula la masa de agua que calentaste. (Sugerencia: La densidad del agua es 1.0g por mL, de modo que un mililitro de agua tiene una masa de 1.0g
2. Obtén la masa de las sustancias a combustionar (los fideos, las nueces)
3. Calcula el cambio de temperatura del agua. (Equivale a la temperatura final del agua menos su temperatura inicial)
4. Calcula la cantidad de energía termica empleada para calentar el agua en la lata.
Haz uso de los valores de los pasos 1,2 y 3 para razonar la respuesta como se mostró en el problema de ejemplo.
5. Obtén la masa de la parafina quemada.
6. Calcula el calor de combustion de la sustancia, en unidades de Joules por gramo de sustancia. (J/g).
*Puedes suponer que la energía termica absorbida por el agua es igual a la energía térmica liberada por los materiales que se quemaron. Así pues, si divides la energía termica (paso 3) entre la masa del material quemado, obtendrás la respuesta.
Calor de combustion = Energía térmica liberada (paso3)
Masa de sustancia quemada (paso 4)
Solucion a nuestro experimento:
1. La masa de agua es de 50g.
2. En el caso de la lata grande, el fideo pesó 2gr. y la nuez 3gr.
en el caso de la lata pequeña, el fideo y la nuez pesaron ambos 2gr.
3. Nuez en lata grande, el cambio es de 73ºC
Nuez en la lata pequeña: el cambio es de 64ºC
Fideo en la lata grande: el cambio es de 34ºC
Fideo en la lata pequeña: el cambio es de 32ºC
4. Calentar 50gr. de agua en 73ºC
50x73 = 3650
3650 x 4,2 J = 15.330 J.
Calentar 50gr de agua en 64ºC
50x64= 3200
3200x4,2 = 13.440 J
Calentar 50gr de agua en 34ºC
50x34 = 1700 x 4,2 J = 7.140 J
Calenter 50gr en 32ºC
50x32= 1600 x 4,2 = 6720 J
5. No se puede contestar debido a que no usamos parafina.
6. Calor Combustion Nuez, lata grande = 15330 : 3gr = 5110 J/gr
Calor Combustion Nuez, lata pequeña = 13440 : 2gr = 6720 J/gr
Calor Combustion Fideo, lata grande = 7140 : 2 gr = 3570 J/gr
Calor Combustion Fideo, lata pequeña = 6720 : 2gr = 3360 J/gr
Conclusion: Se rechaza la hipotesis de que el calor de combustion y la masa del material son directamente proporcionales, pues a mayor masa, disminuye la cantidad de joules por gramo del material.
Tambien pudimos comprender el "que es el calor de combustion" propiamente tal, y como calcularlo.
Quiero dar las gracias a mis lectores por darse el tiempo de leer este pequeño informe de laboratorio, el cual, por ustedes mismos se darán cuenta de mas de una utilidad de esto, saludos.
Integrantes: Ramiro Alvarado Duran
Alejandro Pastén Rojas
Camila Cañas Sarazúa
Gianina Fischer
Elias Hormazabal
Juan Carlos Morata
Bárbara Espinoza
Sofia Cerda
Profesor: Dixon Ardiles Ledezma
Colegio Santa Familia
