1 OBJETIVO.................................................. ...................................................... .......................................................................... .................... 2 2
FUDAMENTO FUDAMENTO TEÓRICO ................................................. .................................................... ....................................................... ... 2
2.1 CALOR.................................................... .......................................................................................................... .......................................................................... .................... 2 2.2 CALORIMETRO CALORIMETRO .................................................................................... ............................. 3 2.3 CANTIDAD DE CALOR ................................................. .................................................... ....................................................... ... 3 2.4 CAPACIDAD CALORÍFICA DEL CALORÍMETRO CALORÍMETRO ..................................................................... ................................................. .................... 3 3
DATOS Y/O OBSERVACIONES OBSERVACIONES................................................ ............................................... 4
3.1 AGUA FRÍA Y AGUA CALIENTE ........................................................................................... 4 3.2 TEMPERATURA DE EQUILIBRIO ................................................... ...................................... 4
4
CÁLCULOS CÁLCULOS Y RESULTADOS ......................................................................................... .......... 5
4.1 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO CALORIMETRO ................................. ............ 5 5 CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES................................................... ............................. 5 6
CUESTIONARIO ................................................................................................................... 5
7
BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ ..................... 6
CALORIMETRÍA 1
OBJETIVO
Comprobar la ley de conservación de la energía, en un sistema sin reacción química.
2
FUDAMENTO TEÓRICO
El calor es una forma de energía. La temperatura de un sistema es una propiedad del mismo que determina si quedará o no en equilibrio térmico cuando se pone en contacto con cualquier otro sistema. Supóngase que el sistema A, a temperatura superior a la de B, es puesto en contacto con este. Una vez alcanzado el equilibrio térmico, se encuentra que A ha experimentado una disminución y B un aumento de temperatura. De esta manera decimos que entre dos cuerpos que se encuentran en estas condiciones existe un flujo de energía, a la que llamamos calor. Entonces tenemos que el calor es la energía trasferida entre dos sistemas y que está exclusivamente relacionada con la diferencia de temperatura existente entre ellos. Esta práctica trata de la calorimetría, por eso debemos saber que es. Una definición sencilla dice que la calorimetría se encarga de medir el calor en una reacción química o un cambio físico usando un calorímetro.
2.1 CALOR El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. El calor puede ser transferido por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado.
2.2 CALORIMETRO Es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.
2.3 CANTIDAD DE CALOR Al mezclar dos cantidades de líquidos a distinta temperatura se genera una transferencia de energía en forma de calor desde el más caliente al más frio. Dicho tránsito de energía se mantiene hasta que se igualan las temperaturas, es decir hasta que haya alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad de calor (Q) que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el líquido frio, responde a la expresión:
Q = m ∙ C ∙ ∆T m: masa del líquido C : calor específico del líquido ∆T: variación de temperatura
2.4 CAPACIDAD CALORÍFICA DEL CALORÍMETRO La capacidad calorífica de define como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la extensión de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Sus unidades son J/°C. Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura. Previo a toda experiencia es necesario calibrarlo, esto es determinar su capacidad calorífica. Para realizar el calibrado, se mezclan cierta cantidad de agua fría con agua caliente y se mide la temperatura de equilibrio. Durante este proceso una parte de la energía cedida por el agua caliente es absorbida por el recipiente interior metálico del calorímetro que eleva su temperatura desde T2 a Tє. Este
proceso, en términos matemáticos se puede expresar de la siguiente manera:
Q + Q = Q
m ∙ C ∙ (T − T ) + Ck ∙ (T − T ) = −m ∙ C ∙ (T − T ) …(1) m ∙ C ∙ (T − T ) + m ∙ C ∙ (T − T ) + Ck ∙ (T − T ) = 0
… (2)
Lo cual significa que, como en el calorímetro no se producen perdidas de energía hacia el exterior, la variación de energía del conjunto formado por el calorímetro y las cantidades de agua es nula. Ck : capacidad calorífica del calorímetro, esto es, cuanto calor absorbe por grado de aumento de la temperatura. T : es la temperatura del agua caliente T : es la temperatura del agua en el vaso del calorimetro T : es la temperatura de equilibrio C : es el calor específico del agua (1 cal/g ∙ ℃)
De la ecuación (1) despejando C k (para hallar la Capacidad calorífica del calorímetro), tenemos: Ck =
3
−m ∙ C ∙ (T − T ) − m ∙ C ∙ (T − T ) (T − T )
DATOS Y/O OBSERVACIONES
3.1 AGUA FRÍA Y AGUA CALIENTE DETALLE
TEMPERATURA [°C] MASA [g]
Agua fría Agua caliente
18 88
370.83 116,14
3.2 TEMPERATURA DE EQUILIBRIO TIEMPO [minutos] TEMPERATURA [°C] 0 2 4 6 8 12 14
28 34 38 34 32 30 30
4
CÁLCULOS Y RESULTADOS
4.1 CÁLCULO DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO Ck =
Ck =
−m ∙ C ∙ (T − T ) − m ∙ C ∙ (T − T ) (T − T )
−116,14 ∙ 1 ∙ (3 0 − 8 8) − 370,83 ∙ 1 ∙ (3 0 − 1 8) (3 0 − 1 8) Ck = 190,51
5
℃
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La ecuación calorimétrica sirve para determinar cantidades de calor si se conoce la masa del cuerpo, su calor específico y la diferencia de temperatura, pero además permite definir la caloría como unidad de calor. Aun cuando no sea posible determinar el contenido total de energía calorífica de un cuerpo, puede medirse la cantidad que se toma o se cede al ponerlo en contacto con otro a diferente temperatura. Esta cantidad de energía en tránsito de los cuerpos de mayor temperatura a los de menor temperatura es precisamente lo que se entiende en física por calor.
6
CUESTIONARIO
7
BIBLIOGRAFÍA -
Química general
Frederick Longo
-
Química general
Juan Goñi Galarza
