Heat of combustion Calor de combustión

...

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El desarrollo de esta expresión se encuentra en el Anexo 2. Con base en este balance, y el cambio de temperatura registrado experimentalmente, es posible hallar el calor de combustión.

Procedimiento experimental

Preparación de la muestra

[pic 9]Figura 1. Preparación de la muestra.

Acondicionamiento de la bomba calorimétrica

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Figura 2. Acondicionamiento de la bomba calorimétrica.

Medición del calor de combustión

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Figura 3. Medición del calor de combustión.

Procedimiento después de la combustión

[pic 12]Figura 4. Procedimiento después de la combustión.

Diagrama del equipo

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Figura 5. Montaje experimental del Calorímetro.

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Figura 6. Bomba calorimétrica.

Muestra de cálculos

Para los cálculos a continuación se asume que la oxidación de hierro será la misma en todos los ensayos. El calor de oxidación por mol de hierro corresponde a:

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El calor de formación de cada sustancia se encuentra en la tabla B.1 de [6]. La temperatura para la determinación de estos valores es 25°C. Así:

[pic 19]

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Cálculo de la constante del calorímetro

Para realizar los cálculos a continuación, se utilizaron los siguientes valores de Cv para cada sustancia, los cuales se asumieron constantes para el intervalo de temperaturas trabajado:

0,6636 J/g K[pic 21]

0,6799 J/g K[pic 22]

4,5210 J/g K[pic 23]

0,4740 J/g K[pic 24]

0,6414 J/g K [pic 25]

Estos valores fueron hallados con el software Aspen Properties, utilizando el método ‘solids’ para el óxido de hierro, hierro metálico; y el método de Peng-Robinson para las sustancias gaseosas y líquidas.

La combustión completa del ácido benzoico se representa por la siguiente ecuación:

C7H6O2 + 7,5 O2 → 7 CO2 + 3 H2O

Del balance de energía se obtiene la ecuación (1) del anexo 2. Al considerar los Cv constantes, las integrales se representan como cambios de temperatura. El calor de combustión del ácido benzoico se calcula de la siguiente manera, usando los datos de la tabla B.1 de [6]

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La temperatura para la determinación de estos valores es 25°C. Así:

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Los valores que determinan los avances de las reacciones 1 y 2 están dados por las cantidades de ácido benzoico y alambre de hierro respectivamente. Se tiene, por lo tanto:

Masa reactiva de C7H6O2:0,7259 g

Moles reactivas de C7H6O2: 0,005944 mol C7H6O2 = ε1

Masa reactiva de Fe: 0,01120 g

Moles reactivas de Fe: 0,0002005 mol Fe = ε2

Con ayuda de Aspen Plus, se calculan las propiedades residuales:

[pic 30](gases comb)

-1687,22858 J

[pic 31]

-171,244802 J

Por último, se determinan las moles de O2 añadidas al sistema. Esto se hace considerando gas ideal. Datos de la literatura [6] dan un valor de 0,35 L para la bomba calorimétrica.

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Finalmente, con un ΔT = 1,93°C, con el calor de oxidación de la masa de hierro y los calores específicos a volumen constante:

[pic 33]

Cálculo del calor de combustión para la sacarosa

Para realizar los cálculos a continuación, se utilizaron los siguientes valores de Cv para cada sustancia, los cuales se asumieron constantes para el intervalo de temperaturas trabajado:

0,6637 J/g K[pic 34]

0,6807 J/g K[pic 35]

4,5208 J/g K[pic 36]

0,4741 J/g K[pic 37]

06425 J/g K [pic 38]

Estos valores fueron hallados con el software Aspen Plus, utilizando el método ‘solids’ para el óxido de hierro, hierro metálico; y el método de Peng-Robinson para las sustancias gaseosas y líquidas.

La combustión completa de la sacarosa se representa por la siguiente ecuación:

C12H22O11 + 12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O

Del balance de energía se obtiene la ecuación (2) del anexo 2. Al considerar los Cv constantes, las integrales se representan como cambios de temperatura.

Los valores que determinan los avances de las reacciones 1 y 2 están dados por las cantidades de sacarosa y alambre de hierro respectivamente. Se tiene, por lo tanto:

Masa reactiva de C12H22O11: 0,8560 g

Moles reactivas de C12H22O11: 0,002501 mol C12H22O11 = ε1

Masa reactiva de Fe: 0,01950 g

Moles reactivas