¿QUE ES UN CALORÍMETRO?
Summary
TLDREn este video, el instructor explica el concepto de calorímetro y su uso en la termodinámica, con el fin de medir la entalpía de reacciones químicas. Se describe el proceso de realizar una reacción en un vaso de precipitados y los desafíos de medir el calor emitido en un sistema abierto. Luego, se presenta la solución de utilizar un sistema cerrado o aislado para que el calor generado por la reacción sea captado por el agua de un baño, permitiendo medir la energía absorbida y calcular la entalpía. El video también aclara que, aunque los calorímetros son una aproximación, son una herramienta valiosa para entender y medir la energía en reacciones químicas.
Takeaways
- 🔍 El calorímetro es un instrumento utilizado para medir la cantidad de calor emitido o absorbido durante una reacción química.
- 🧪 La explicación se centra en ayudar a entender el concepto de calorímetro y su uso en termodinámica.
- 🔥 Se describe un escenario hipotético de reacción exotérmica en un vaso de precipitados para ilustrar el concepto.
- 🌡️ En un sistema abierto, como un vaso de precipitados, es imposible medir con precisión el calor generado debido a la pérdida de energía.
- 🔒 Para medir el calor correctamente, se necesita un sistema cerrado que no permita la entrada o salida de materia o energía.
- 💧 Se sugiere el uso de un baño de agua para simular un sistema cerrado y medir el aumento de temperatura debido a la reacción.
- ⚗️ El calorímetro es un sistema aislado que permite medir la temperatura del agua y calcular la entalpía de la reacción.
- ✂️ La disipación de energía es un problema en sistemas abiertos, y se debe evitar para obtener mediciones precisas.
- 📐 La fórmula básica utilizada en calorimetría es Q = mcΔT, donde Q es el calor, m la masa, c el calor específico y ΔT la variación de temperatura.
- 🔄 Aunque se intenta aislar la reacción, siempre hay alguna pérdida de calor en el calorímetro, lo que hace que las mediciones sean aproximaciones.
- 🤔 El desafío principal en el estudio de calorimetría es la comprensión conceptual y la capacidad de imaginar el proceso que ocurre dentro del calorímetro.
Q & A
¿Qué es un calorímetro y para qué se usa?
-Un calorímetro es un dispositivo utilizado para medir la cantidad de calor que se produce o se absorbe en una reacción química. Se usa para determinar la entalpía de la reacción, es decir, la cantidad de energía que se libera o se absorbe durante la reacción.
¿Por qué no se puede medir el calor de una reacción en un sistema abierto?
-En un sistema abierto, la energía y la materia pueden entrar y salir del sistema, lo que hace que no sea posible medir con precisión la cantidad de calor producido por la reacción, ya que parte de la energía puede ser transferida a través de las paredes del vaso o disipada al ambiente.
¿Qué es un sistema cerrado en el contexto de calorimetría?
-Un sistema cerrado es aquel en el que no hay intercambio de materia o energía con el entorno. Es decir, no permite que la energía o la materia entre o salga del sistema, lo que permite medir con mayor precisión la cantidad de calor producido o absorbido en una reacción.
¿Cómo se soluciona el problema de la energía disipada en un sistema abierto?
-Para solucionar este problema, se pasa al uso de un sistema aislado, que evita que la energía o la materia se escape al exterior. Esto se logra aislándolo de tal forma que todo el calor generado por la reacción se absorba por el agua del baño térmico, permitiendo una medición más precisa.
¿Qué es la entalpía y cómo se mide?
-La entalpía es una medida de la energía de una sustancia en un proceso a una presión y temperatura constantes. Se mide a través de la medición del calor producido o absorbido por una reacción química, utilizando un calorímetro, y relacionándolo con el cambio en la temperatura.
¿Cómo se relaciona el calor específico con la medición de calorimetría?
-El calor específico, o c, es la cantidad de calor necesario para subir la temperatura de una unidad de masa de un material en 1°C. En calorimetría, se utiliza el calor específico del calorímetro (ce) para calcular la cantidad de calor producida o absorbida por la reacción a partir de la variación de temperatura del agua.
¿Por qué no es posible que todo el calor producido por una reacción llegue al termómetro en un calorímetro?
-No es posible debido a que, incluso en un calorímetro bien aislado, siempre habrá alguna pérdida de calor, ya sea por las paredes del calorímetro o por cualquier rendimiento en el aislamiento. Esto significa que parte del calor producido por la reacción se pierde y no llega al termómetro.
¿Cómo se calcula la energía de una reacción química en calorimetría?
-La energía de una reacción química se calcula a partir de la fórmula Q = mcΔT, donde Q es el calor, m es la masa del material, c es el calor específico y ΔT es la variación de temperatura. En calorimetría, se suele proporcionar el valor de ce, el calor específico del calorímetro, para facilitar el cálculo.
¿Qué es el sistema de precipitados mencionado en el guion y cómo afecta la medición del calor?
-El sistema de precipitados se refiere a un vaso que contiene los reactivos en forma de precipitados. Al realizar una reacción en este vaso, si no se aísla adecuadamente, la energía producida por la reacción puede disiparse por las paredes del vaso, lo que dificulta la medición precisa del calor.
¿Cómo se describe el proceso de aislamiento para medir la entalpía de una reacción en el guion?
-El proceso de aislamiento implica pasar de un sistema abierto, donde la energía puede disiparse, a un sistema cerrado y finalmente a un sistema aislado, donde no hay intercambio de energía ni materia con el exterior. Esto garantiza que todo el calor producido por la reacción sea absorbido por el baño térmico y pueda ser medido con precisión.
Outlines
🔍 Introducción al calorímetro y su uso en química
Este primer párrafo introduce el concepto de calorímetro y su importancia en la termodinámica. Se describe cómo se realiza una reacción en un vaso de precipitados y los desafíos para medir la cantidad de calor emitido en un sistema abierto. Se menciona la necesidad de un sistema cerrado para evitar la pérdida de energía y la utilidad de un baño de agua para medir la entalpía de la reacción. Además, se destaca la importancia de la imaginación para comprender cómo funciona el calorímetro y su aplicación en la medición de energía en reacciones químicas.
📏 La fórmula del calorímetro y su aproximación a la realidad
En el segundo párrafo, se profundiza en la fórmula utilizada en calorimetría, que relaciona el calor con la masa, el calor específico y la variación de temperatura. Se discute la teoría detrás del calorímetro, que es un dispositivo que se usa para medir la cantidad de calor que una reacción produce o absorbe. Aunque se reconoce que no es posible crear un aislamiento perfecto y que parte del calor se perderá en las paredes del calorímetro, se destaca que es una buena aproximación. El calorímetro es presentado como una herramienta básica y simple teóricamente, aunque su comprensión y aplicación pueden resultar difíciles inicialmente. El vídeo concluye con una invitación a las preguntas y comentarios sobre la técnica y un mensaje final que alienta a disfrutar de la ciencia.
Mindmap
Keywords
💡Calorimetría
💡Entalpía
💡Reacción exotérmica
💡Sistema abierto
💡Sistema cerrado
💡Sistema aislado
💡Calorímetro
💡Calor específico
💡Disolvente
💡Reactivo
💡Termómetro
Highlights
Explicación de la termodinámica y el calorímetro en una lección de química.
Introducción a la medición de la entalpía de una reacción mediante calorímetros.
La importancia de la imaginación para entender el concepto de calorímetro.
Descripción de un experimento hipotético en un vaso de precipitados.
Diferenciación entre reacciones exotérmicas y endotérmicas.
Limitaciones de medir calor en un sistema abierto.
Necesidad de un sistema cerrado para medir calor con precisión.
Uso de un baño de agua para medir el calor en un sistema cerrado.
Concepto de disipación de energía y su impacto en mediciones de calor.
Introducción al sistema aislado para medir la energía de una reacción.
Cómo medir el aumento de temperatura del agua para calcular la entalpía.
La aproximación del calorímetro y sus limitaciones.
Fórmula básica del calorímetro: calor igual a masa por calor específico por variación de temperatura.
La teoría detrás del calor específico del calorímetro (Ccal).
Importancia de entender el funcionamiento del calorímetro para resolver ejercicios.
La simplicidad y la dificultad conceptual de los ejercicios de calorímetro.
Invitación a los estudiantes a hacer preguntas o comentarios sobre el tema.
Transcripts
[Música]
muy buenas alumnos aquí brick empleado
una vez más para ver de química hoy
vamos a explicar un poco para que se
entienda mejor qué es un calor y metro
el típico ejercicio de química no de de
termodinámica en el cual nosotros
tenemos un calor y metro se hace una
reacción dentro y se mide a verla
entalpía de la reacción con los calores
y todo lo demás que son ejercicios que
normalmente no son difíciles pero son
difíciles de ver de entender
vamos a intentar aclarar un poco qué es
este sistema cómo funciona y para qué se
usa bien para entender esto vais a tener
que tirar un poco de imaginación vamos a
imaginarnos que vamos a hacer una
reacción en un vaso de precipitados
tenemos un vaso de precipitados nosotros
metemos aquí nuestro disolvente
mezclamos nuestros reactivos y aquí
dentro pues se va a dar una reacción la
reacción que estamos haciendo en este
vaso vamos a suponer que emite calor
vale que es una reacción exotérmica
bueno y nosotros queremos medir ese
calor que emite
imaginaos pues que tuviéramos esa ración
y quisiéramos medir el calor que se
produce claro aquí surgen unos cuantos
problemas si yo a esta reacción tal y
como está en un vaso de precipitados
para saber el calor que emite cojo y tal
cual está meto un termómetro y miro si
sube o baja la temperatura pues ahí yo
podré saber si es exotérmica si es yendo
térmicas y si absorbe o si emite calor
hasta y correcto pero claro yo no puedo
medir exactamente el calor que está
produciendo esta reacción porque esto es
un sistema abierto es decir en este
sistema está entrando o saliendo energía
a través de las paredes del vaso está
entrando y saliendo materia a través de
la boca del vaso de precipitados es
decir es un sistema que no conserva la
energía en su interior es decir la
energía de esta reacción que está
aplicando en subir la temperatura del
termómetro no es toda la energía que
desprende la reacción así que no podemos
estar seguros del valor exacto de la
antártida de esta reacción
bien si vemos que en un sistema abierto
no puede ser vamos a tener que hacerlo
en un sistema cerrado es decir un
sistema en el cual no salga ni entre
ningún tipo de materia porque si no ya
estará alterando la reacción así que
vamos a suponer pues que tenemos un
sistema cerrado con nuestra reacción
dentro entonces aquí de alguna manera
metemos nuestros reactivos y producimos
la reacción claro al ser esto un sistema
cerrado aquí dentro ya no hay ningún
termómetro metido porque en el momento
en el que yo meta un termómetro ya estoy
variando las condiciones del sistema así
que esto va a tener que estar metido
dentro de un baño de agua y aquí sí voy
a poder poner un termómetro en este agua
y ver cómo sube la temperatura del agua
si yo sé qué cantidad pongo de agua
exactamente qué cantidad de reactivos he
puesto puedo saber la energía que ha
emitido esto es decir la energía que ha
absorbido el agua y por lo tanto en
función de eso y el aumento de
temperatura podremos saber la entropía
de la reacción también entonces pasa lo
mismo
estamos en este caso de aquí en un vaso
de precipitados estamos en un sistema
abierto y aquí volvemos a tener
disipación de energía del agua hacia
afuera y demás entonces no podría ser
así del todo porque entonces estaríamos
en que nuestro vaso de precipitados
ahora la disolución de agua es el
problema y esto como se soluciona pues
haciendo que este sistema sea un sistema
aislado aislamos todas estas paredes de
aquí de modo que no se emita energía ni
materia hacia afuera y de ese modo el
calor que absorbe el agua será
exclusivamente derivado aunque aumente
su temperatura y por lo tanto lo podamos
medir con el termómetro es decir esto de
aquí lo metemos en un sistema aislado de
modo que esta salida de calor no suceda
por arriba también y entonces todo el
aumento de temperatura que suceda en el
agua
podremos medirlo y lo podremos asociar a
la reacción que está sucediendo dentro
pues bien si habéis entendido un poco el
procedimiento la lógica y la deducción
que hay tras pasar de aquí a aquí habéis
entendido exactamente lo que es un calor
y metro esto que tenemos aquí
es un calor y metro así que básicamente
lo que tenemos es un sistema de una
reacción que está produciendo o
absorbiendo una energía de sus
alrededores y nosotros lo que vamos a
medir es precisamente cómo varía la
temperatura de esos alrededores para así
saber la energía que ha consumido o ha
producido en nuestra reacción ahora bien
como ya sabéis en este tipo de
ejercicios la fórmula que se utiliza es
la de que el calor es igual a la masa
por el calor específico por la variación
de temperatura pero bien cuando
trabajamos en calorimetría nos suelen
dar un valor que es el de cee cal que
sería el calor específico del
calorímetro este valor que quiere decir
como veis nosotros lo que hemos ido
haciendo ha sido aislar cada vez más
nuestra reacción para que todo el calor
que desprenda la reacción venga a parar
a nuestro termómetro sin embargo en la
realidad un proceso así perfecto ideal
es imposible es imposible que todo el
calor que salga de nuestra reacción
hacia afuera venga a parar
vivamente a subir la temperatura del
agua para que nosotros lo miramos parte
del calor por muy bien que hagamos este
aislamiento va a parar a las paredes e
incluso pues puede salir por alguna
ranura por alguna parte de nuestro
sistema es decir no es perfecto un
calorímetro aunque es una muy buena
aproximación jamás es perfecto así que
el calor específico del calorímetro lo
que viene a decir es ese calor que se
desprende en otras partes de nuestro
sistema es decir si nosotros queremos
saber cuál es el calor que desprende
nuestra reacción vamos a ponerlo como q
r este calor va a ser igual al calor que
midamos con el termómetro vamos a poner
qt más el calor que absorba el calor y
metro así que como veis esto es
realmente algo bastante simple pero es
algo que no se suele entender bien en
las primeras etapas del estudio de este
tipo de técnicas el calorímetro es algo
bastante básico bastante simple
teóricamente y una vez que eres capaz de
imaginarte bien lo que está sucediendo
ahí dentro
todos los ejercicios de este tema se
hacen bastante simples porque realmente
siempre la misma ecuación expresada de
distintas maneras con los signos
correspondientes y demás así que de
dificultad técnica matemáticamente son
ejercicios muy básicos sin embargo no
entre comillas difícil de estos
ejercicios es imaginarse esto entenderlo
bien y proceder así que espero que con
este vídeo haya quedado un poco más
claro qué significa el calorímetro
porque se usa cómo se usa y bueno pues
para qué sirven o qué es básicamente
medir calores calorímetro así que nada
si tenéis cualquier duda acerca de este
vídeo o de esta técnica pues ponérmelo
en comentarios o preguntar a través de
twitter o facebook nos vemos en el
próximo vídeo y disfrutar de la ciencia
en su máximo esplendor
[Música]
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