Guia de laboratorio n° 1 conceptos básicos de termodinamica y reactividad quimica tercero medio electivo




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títuloGuia de laboratorio n° 1 conceptos básicos de termodinamica y reactividad quimica tercero medio electivo
fecha de publicación01.11.2015
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INSTITUTO ABDÓN CIFUENTES

SAN FELIPE

PROF. JENNY AREVALO SALGADO
GUIA DE LABORATORIO N° 1 CONCEPTOS BÁSICOS DE TERMODINAMICA Y REACTIVIDAD QUIMICA TERCERO MEDIO ELECTIVO

Este laboratorio corresponde a una evaluación coef. 2 (DE UNA SERIE DE LABORATORIOS AL MENOS 2), siga las indicaciones y responda todas las preguntas que se le realizan en esta guía y trasládelas al informe que debe entregar en la fecha que la profesora le asignará.

MATERIALES QUE DEBE TRAER DE CASA:

Un trozo de poliestireno (espuma expandida) (tamaño para envolver un matraz)

Un trocito de papel de aluminio (tamaño para cubrir la yema de un dedo)

Paño de limpieza

Fosforos

Mascarilla

Hielo (cantidad una taza grande)

Hojas cuadriculadas para confeccionar informe y responder preguntas

  1. Discutir conceptos termodinámicos elementales y aplicarlos a situaciones simples:

Introducción: idea de que la termodinámica es una disciplina de naturaleza general, que es aplicable al estudio de los cambios que ocurren en una amplia variedad de sistemas y situaciones.
Procedimiento:

  1. Ponga en el mesón de trabajo tres matraces con 50 mL de agua cada uno, luego a uno de ellos ponle un tapón, al segundo también ponle un tapón y además cúbrelo con un trozo de espuma expandida, el tercero permanece igual. Ahora observa y discute con tus compañeros realizando las anotaciones acerca de :

  • clasificar y caracterizar, de acuerdo a los intercambios de materia y energía entre el sistema y su entorno, los sistemas propuestos como cerrado, abierto y aislado.




  1. Indagar acerca de cómo distinguir entre un sistema aislado y no aislado, para lo cual se realizan experimentos simples:

Experimento 1: Distinción entre un sistema aislado y otro sin aislar:

Procedimiento:

  1. Verter en dos vasos la misma cantidad de agua a 60-70 ° C. Uno de los vasos está aislado con una lámina de poliestireno, espuma, corcho u otro material aislante, y el otro sin aislar. Insertar un termómetro en el líquido contenido en cada uno de los recipientes.

  2. Predecir lo que esperan observar cuando se mide la temperatura a distintos tiempos.

  3. Medir la temperatura del agua luego que ha transcurrido un par de minutos (tiempo “cero”) y luego cada 5 minutos, agitando primero brevemente el líquido. Anotar.

  4. Tabular sus mediciones y debatir acerca de sus observaciones e intentar explicarlas.

  5. Después de 15 minutos interrumpir las mediciones y las analizan.

  6. Contrastar los resultados obtenidos con sus predicciones e intentar explicarlas.

  7. Tratar de fundamentar por qué se esperó un par de minutos luego de verter el agua en los vasos, antes de comenzar a realizar las mediciones. ¿Qué hubiese sucedido si se midiera la temperatura en forma inmediata? ¿Sería acertado proceder así? ¿Por qué?



  1. Efecto de una pared aislante sobre la transmisión del calor.

Procedimiento:

  1. Se protegen la yema del dedo índice con un trozo de una lámina delgada de poliestireno expandido o espuma de poliuretano y tocan un vaso de precipitados con agua a 80-90°C.

  2. Cuidadosamente, tocar el vaso por un instante muy breve con el dedo sin proteger. Discutir lo siguiente ¿Qué concluyen? ¿A qué se debe la diferencia observada? ¿Sería lo mismo proteger el dedo con papel de aluminio? ¿Qué característica diferencia al metal de esos materiales? Anotar.

  3. Proponer diversos sistemas, definir sus características y las del entorno correspondiente a cada uno de aquéllos y clasificarlos como cerrados, aislados o abiertos.

  4. Explicar el significado preciso de esos conceptos y que esta clasificación se basa en las propiedades del límite o pared del sistema.

  5. Dar ejemplos de procesos e intentar caracterizarlos en relación al cambio de algunas de las propiedades del sistema. Anotar

  6. Enumerar las propiedades que permiten caracterizar un sistema cualquiera. Anotar


  1. Definición del estado termodinámico de un sistema en términos de sus propiedades.

Procedimiento:

  1. Disponer un vaso graduado de 250 mL con una cierta masa de agua (por ej. 125 g) a temperatura ambiente.

  2. Disolver en el agua 0,5 g de sal común.

  3. Determinar la temperatura y volumen de la solución. Anotar

  4. Luego calentar hasta aproximadamente 60oC y determinan nuevamente su temperatura y volumen. ¿cuál es el sistema?

  5. Determinar las propiedades que especifican los estados inicial y final del sistema y el proceso a que éste fue sometido.

  6. Debatir en torno al asunto tratando de determinar cuál es la temperatura, presión, volumen y concentración de la solución.

  7. Realizar dibujos, indicando los valores de estas propiedades.

  8. Determinar la masa de unos 25 g de hielo (con una precisión de 0,1 g) y agregarlo a la solución. Una vez que el sólido ha fundido por completo, agitar y determinar el valor de las variables que especifican el estado del nuevo sistema (P, V, T, c).

  9. Indagar sobre el proceso que ha tenido lugar luego de la adición del trozo de hielo. ¿Qué propiedades han cambiado? ¿Ha variado la concentración de la solución? ¿Por qué?

Otros ejemplos, responder:

  1. Una ampolla de vidrio sellada con alcohol en su interior, ¿qué tipo de sistema es?

  2. ¿Qué tipo de sistema es un vaso de agua?

  3. ¿Cuál es el entorno del sistema solar?

  4. Si se perfora un recipiente metálico cerrado que contiene un líquido, ¿en qué tipo de sistema se convierte?

  5. ¿Es el cuerpo humano un sistema aislado, cerrado o abierto? ¿Cuál es su entorno?:

  6. ¿Cuál será el proceso que ocurre a un trozo de hierro a temperatura ambiente, cuando se introduce en la hielera que se encuentra a -10 o C?

  7. ¿Qué proceso ocurre cuando se coloca un cristal de sulfato de cobre en agua? (Si es posible, realizan el experimento en un tubo de ensayo, utilizando un pequeño cristal de CuSO4 x 5H2O).

  8. ¿Cuáles son los estados inicial y final, y cuál es el proceso que ha tenido lugar?

  9. Qué le sucede, respecto del volumen, a un líquido cuando se calienta?

  10. ¿Cómo podrían demostrar experimentalmente el efecto que predicen? (recuerden, por ejemplo, en qué se basa el uso del termómetro).


Es importante que noten que en estos experimentos la única variable cuyo valor se mantiene constante es la presión a la que está sometido el sistema, que es aproximadamente una atmósfera. Esto no es siempre así, para lo cual consideraremos otras situaciones, por ejemplo, las siguientes:

  1. • El aire en el interior de un neumático.

  2. • El butano en un cilindro de gas licuado.

  3. • El agua a ebullición contenida en una olla a presión.

  4. • Agua contenida en un recipiente abierto ubicado sobre la cima del monte Aconcagua. Expliquen cada una de ellas.


Este Trabajos también incluye la índole valórica, por ejemplo, sobre la importancia de la termodinámica para el ser humano. Responda:

a. - ¿En qué ámbito se aplica?

b. - ¿Para qué sirve?

c. - ¿En qué profesiones u oficios es importante saber termodinámica?

d. - ¿A qué problemas ambientales se puede aplicar preferentemente la termodinámica?
Debe entregar el informe grupal en la fecha en que la profesora se los indique, siga la pauta que está en la plataforma de internet para su confección.

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