El calorímetro
¿Qué es un calorímetro?
El calorímetro es un instrumento utilizado para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro, la cantidad de calor liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto.
Un calorímetro consiste en dos cámaras. La primera cámara tiene la reacción que se quiere medir. La segunda cámara tiene un volumen medido de agua. Estas están separadas por una pared de metal que conduce el calor de la reacción con el agua sin dejar que se mezclen. Ambos están aislados por lo que el calor se queda dentro del calorímetro tanto como sea posible. También consta de un termómetro que mide la temperatura del agua. El termómetro es sellado alrededor del calorímetro para evitar que el calor y el agua se escapen.
Existen 4 tipos de calorímetros:
Calorímetro adiabático: no permite el intercambio de energía en forma de calor entre la celda y los alrededores. Este sistema de aislación permite hacer la relación calor generado y diferencia de temperatura.
Calorímetro isoperibólico: la temperatura de los alrededores permanece constante, mientras que la del sistema varía con el tiempo. Se utiliza resistencia térmica de magnitud definida entre la celda y los alrededores.
Calorímetro de titulación isotérmica: puede determinarse la constante de equilibrio, la estequiometria y la entalpia de interacciones entre dos moléculas en disolución.
Calorímetro de carga seca: consiste en una carga térmicamente aislada donde se disipa la potencia. Usa el principio de carga dual donde una absorbe mientras la otra actúa como temperatura de referencia. Es necesario que los alrededores tengan un gradiente de temperatura constante.
Calorímetro adiabatico
Calorímetro adiabatico
Calorímetro isopelibólico
Calorímetro isopelibólico
Calorímetro de titulación isotérmica
Calorímetro de titulación isotérmica
Calorímetro de carga seca
Calorímetro de carga seca
Funcionamiento del calorímetro
Para utilizar un calorímetro, se debe poner una cantidad precisa conocida de agua pura en la cámara de agua. La cantidad puede variar, pero 100 mililitros (ml) es lo típico. Luego lee y registra la temperatura de la misma. A continuación, se dosifica la cantidad exacta de productos químicos que quiere estudiar, los pone en la cámara de reacción, y se cierra la tapa. Se observa el termómetro muy de cerca por los cambios en la temperatura. A medida que la reacción química progresa, la temperatura va a subir o bajar. Si sube, se alcanzará un valor máximo, luego disminuirá. Lo contrario también es válido si la temperatura baja. Es importante tener en cuenta la temperatura máxima o mínima. Una vez que esta temperatura se encuentra el experimentador determina la energía de la reacción de restar la temperatura inicial de la final, y luego multiplicar por la cantidad de agua utilizada, en este caso, 100 ml. En el caso que la temperatura aumente, se estaría hablando de una reacción exotérmica, desprendiendo calor. En el caso contrario, en donde disminuye la temperatura, la reacción recibe el nombre de endotérmica, la absorción del calor.
Usos y aplicaciones
Pruebas de combustibles
Eliminación de desechos
Estudios de alimentos
Agitador motorizadoConductores eléctricos para el encendido de la muestraTermómetroRecipiente aisladoEntrada de O2Bomba (cámara de reacción)Alambre fino en contacto con la muestraRecipiente con la muestraAguaPropulsor y prueba de explosivos
Agitador motorizado
Conductores eléctricos para el encendido de la muestra
Termómetro
Recipiente aislado
Entrada de O2
Bomba (cámara de reacción)
Alambre fino en contacto con la muestra
Recipiente con la muestra
Agua
Bomba calorimétrica
Qué es una bomba calorimétrica/ Funcionamiento
La Bomba Calorimétrica se usa para determinar el Poder Calorífico de un Combustible cuando se quema a volumen constante. En esencia, comprende una cámara de combustión donde se colocan los reactivos (oxígeno bajo presión y la solución de sustancia). La cámara de combustión se coloca en una taza lo más aislada del entorno posible que contiene una cantidad de agua conocida. La reacción comienza por calentamiento de la muestra por una corriente eléctrica que pasa a través de un alambre, por lo general de hierro. La reacción de combustión es exotérmica y, por tanto, calentar el agua que rodea la cámara. La variación de la temperatura frente al tiempo se determina por el termómetro de precisión, obteniéndose un gráfico que relaciona estos dos toda grandezas.
Con el fin de simplificar la determinación del cambio de la energía o entalpía las mediciones termoquímicas son generalmente llevadas a cabo bajo condiciones adiabáticas mediante un mecanismo que no permita la transferencia de materia y de calor. Las mediciones se realizan a presión constante y volumen. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, la medición de la energía térmica Q corresponde a volumen constante o presión constante.
Existen varios tipos de bombas calorimétricas:
Bomba de calor de Tierra: obtiene el calor de la tierra o de cuerpos de agua exteriores.
Bomba de calor común: utiliza un refrigerante o agua para obtener calor a través de las tuberías. Puede ser de dos maneras: de ciclo abierto, que bombea el liquido y absorbe su calor, o de ciclo cerrado, donde el liquido circula la tubería de manera iterativa
Bomba de calor de absorción: consiste en una bomba de calor de aire que obtiene su energía por gas natural, propano, poder solar o bien de agua calentada geotérmicamente.
Otros tipos: mini-split, enfriadores de ciclo invertido y bombas de calor de todo clima
Existen dos tipos de estructuras de bombas de calor:
Unitarias: vienen prefabricadas. El flujo de refrigerante está controlado por placa orificio, tubo capilar o válvula termostática.
Aplicadas: requieren de un diseño en el lugar, de acuerdo a la aplicación específica.
Aplicaciones
Control de temperaturas de un sistema
Secado de productos
Calentamiento de aguas
Destilación
Obtención de concentrados
Bibliografía
www.prezi.com
www.equiposylaboratorios.com
www.ebah.com.br
www.google.com.ar
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