Bomba Calorimetrica 3m3c4o

PROYECTO SOCIAL Integrantes: Tigasi Edwin Vásquez Francisco Velasco Edwin Navas José Illicachi Jumanti Asignatura:

Comunicación oral y escrita

Carrera:

Mecatrónica

Ciclo:

Primero “C”

Fecha:

06 de febrero de 2018

LATACUNGA-ECUADOR

1.- TEMA.  Bomba calorimétrica. 2.-OBJETIVOS. 2.2 Objetivo general.  Analizar el funcionamiento básico de la bomba calorimétrica, además de las utilidades que esta posee. 2.3 Objetivos específicos.  Determinar las diferentes partes de la bomba calorimétrica.  Conocer sobre el poder específico el cual puede determinarse con la ayuda de la bomba calorimétrica.

3.- INTRODUCCIÓN. Son muchos los dispositivos y equipos que para operar utilizan como fuente de energía un combustible. La máxima cantidad de energía que puede obtenerse de un combustible cuando se quema es conocida como poder calorífico del combustible. Cada combustible tiene entonces un poder calorífico característico. En la literatura relacionada puede ubicarse información referente a los poderes caloríficos de diversos combustibles; sin embargo, estos valores pueden cambiar dependiendo de diversos factores, como el proceso de producción del combustible, la materia prima usada para obtenerlos, entre otros. Así, es posible que la gasolina que usó un auto ayer no tenga el mismo poder calorífico que la que usa hoy, o el carbón extraído de una mina no tenga el mismo poder calorífico que el extraído en otra. Debido a esto, son muy importantes las mediciones del poder calorífico de los combustibles, para lo cual puede usarse un equipo conocido como bomba calorimétrica. Dicho equipo determina el poder calorífico de una muestra, llevando a cabo su combustión en atmosferas de oxígeno. Para ellos es necesario conocer la capacidad calorífica del sistema, la masa de la muestra y el incremento de temperatura que origina la combustión en la celda de medición del calorímetro.

4.- MARCO TEÓRICO. La bomba calorimétrica también conocida como bomba Mahler en honor a su creador Marcelin Berthelot, el cual llevo a cabo grandes investigaciones sobre la termodinámica y en particular acerca de las reacciones exotérmicas y endotérmicas entre los años de 1864 y 1867. “Cuando se realiza experiencias de naturaleza exotérmica generalmente se necesita cuantificar la cantidad de calor que se expulsa al medio durante la reacción, es por ello la necesidad de dispositivos que permitan aislar y retener aquel calor que nos brindará una buena información sobre la sustancia con la cual se trabaja. Uno de estos dispositivos es la bomba calorimétrica”. (Briane & Doat, 1985) Según Briane & Doat, (1985) “La bomba calorimétrica es un envase sellado que minimiza el intercambio de calor entre el sistema y el medio ambiente”. La bomba contiene la muestra a ser analizada y se llena a presión con oxígeno para asegurar la combustión rápida y completa. El calor liberado por la combustión aumenta la temperatura del calorímetro (incluyendo a los productos de reacción) en una forma directamente proporcional a su capacidad calorífica. Del aumento en temperatura y la capacidad calorífica del calorímetro se determina el calor liberado por la reacción. Bomba calorimétrica. La bomba calorimétrica es un dispositivo clásico usado para determinar el poder calorífico demuestras de combustible sólido y líquido a volumen constante. Básicamente, este dispositivo quema una muestra de combustible y transfiere el calor a una masa conocida de agua. El poder calorífico puede ser calculado a partir del peso de la muestra de combustible y el aumento de la temperatura del agua. El valor obtenido en una prueba de la bomba calorimétrica representa el calor total de la combustión por unidad de masa de la muestra

del combustible. Éste es el calor producido cuando la muestra se quema, más el calor generado cuando el vapor de agua recién formado condensa y se enfría a la temperatura de la bomba. La determinación de poderes caloríficos es muy importante; los combustibles son una de las más grandes comodidades del mundo, y su precio depende sobre todo de su poder calorífico. Este experimento también demuestra la primera ley de la termodinámica para una masa del control. El estudio de la bomba calorimétrica se realiza para ganar una mejor comprensión de los principios de trabajo. Uso de la bomba calorimétrica. La bomba calorimétrica se usa para estudiar la energía potencial química o poder calorífico almacenada en las sustancias cuando se queman a volumen constante. Uno de los tipos de reacciones más importantes que se estudian empleando calorimetría es la combustión, en la que un compuesto (por lo regular orgánico) reacciona por completo con oxígeno en exceso. (Brown. 2004) El poder calorífico es la máxima cantidad de calor que se puede obtener de él cuando se quema en forma completa y sus productos son enfriados hasta la temperatura original de la mezcla aire-combustible. Entre los productos de la combustión está presente vapor de agua, el cual, dependiendo de la temperatura de los productos, puede permanecer como vapor, puede condensar parcialmente o condensar completamente. Como el vapor al condensar libera calor, mientras más condensado se forme mayor calor se estará obteniendo del combustible. Esto permite diferenciar entre Poder Calorífico Inferior y Poder Calorífico Superior. El Poder Calorífico Inferiores el calor de la combustión que no aprovecha la energía de condensación del agua, mientras el Superior aprovecha esta energía, por lo cual, con la misma cantidad de combustible, se genera más calor.

Estructura. La bomba calorimétrica está compuesta por varias partes básicas las cuales se describen a continuación. a) Una cámara de reacción. b) Una cubierta de acero. c) Una porta muestras. d) Un mecanismo de ignición. e) Un baño de agua. f) Un agitador. g) Un termómetro sensible.

Recuperado de: Briane, D., & Doat, J. (1985). Guía técnica para la carbonización. Francia: Paperback pag 97 Funcionamiento. La sustancia por estudiar se coloca en una taza pequeña (crisol), dentro de un recipiente cerrado llamado bomba calorimétrica o cámara de reacción. La bomba, que se diseña de modo que resista altas presiones (Max 25atm). Por seguridad, la muestra introducida no debe exceder más de 8000 calorías. Cuenta con una válvula de entrada para agregar oxígeno y también tiene os eléctricos para iniciar la combustión. Una vez que la muestra se ha colocado en la bomba, ésta se sella y se llena a presión con oxígeno, y se coloca dentro del calorímetro que en esencia es un recipiente aislado, cubriéndosele con una cantidad medida exactamente de agua. Una vez que todos los componentes del calorímetro han alcanzado la misma temperatura, se inicia la reacción de combustión haciendo pasar una corriente eléctrica por un alambre fino que está en o con la muestra. Cuando el alambre se calienta lo suficiente, la muestra se enciende. Cuando se efectúa una combustión, se libera calor. Este calor es absorbido por el contenido del calorímetro, lo que hace que aumente la temperatura del agua. Esta temperatura se mide cuidadosamente antes y después de la reacción, una vez que el contenido del calorímetro ha alcanzado una temperatura uniforme. El calor desprendido en la combustión de la muestra es absorbido por su entorno (el contenido del calorímetro).

Para medir calor desprendido de la reacción se utiliza la siguiente fórmula. 𝑞 𝑟 = −𝐶𝑐𝑎𝑙 ∗ ∆𝑇 Donde ∆𝑇 es la variación de temperatura y 𝐶𝑐𝑎𝑙 es la capacidad calorífica del calorímetro. Capacidad calorífica del calorímetro es se determina normalmente quemando una muestra que produce una cantidad conocida de calor y midiendo el cambio de temperatura resultante. (Brown.2004 Utilidades. El uso de este tipo de calorímetro se extiende a cualquier producto químico, proceso físico o fisiológico en la que la generación de calor o de combustión es un factor importante. Las principales aplicaciones incluyen mediciones de poder calorífico para:  Carbón y choque, todas las variables y tipos.  Aceite combustible, tanto pesado como ligero.  Gasolina, todos los combustibles para motor y los tipos de combustibles para reactores de aviones, así mismo todas sus variables.  Desechos de combustibles y eliminación de desperdicios.  Productos alimenticios y suplementos para la alimentación animal.  Materiales de construcción.  Explosivos y polvos térmicos.  Estudios termodinámicos de materiales combustibles.  Estudios de balance de energía en ecología.  Enseñanza de métodos termodinámicos básicos. Además de las utilizadas mencionadas anteriormente la bomba calorimétrica puede ayudar en el ámbito de la nutrición ya que con los cálculos respectivos se puede determinar la cantidad de calorías presentes en un producto de consumo humano.

5.- CONCLUSIONES. 

La bomba calorimétrica es de gran utilidad en varios ámbitos.

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Se pudo conocer el funcionamiento de la bomba calorimétrica además de su estructura.

6.- RECOMENDACIONES. 

Para poder realizar el poder específico de una sustancia esta tiene que estar en forma de una pastilla para facilitar el proceso, en caso de ser un líquido se debe tomar una muestra indicada por parte del dirigente de la práctica.

7.- BIBLIOGRAFÍA. Briane, D., & Doat, J. (1985). Guía técnica para la carbonización. Francia: Paperback. pags 97-102 Recuperado el 22 de enero del 2018 Bursten, B. L. (2004). Quimica, la ciencia central. México: PEARSON EDUCACIÓN pag 97 Recuperado el 23 de enero del 2018. M. Umland J. B. y Bellama J. (s.f.). “Química general”. México: International Thomson.pag 125-127 Recuperado el 22 de enero del 2018