Practica No.4 Fisicoquímica DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DE ALGUNOS FLUIDOS
1. INTROD UC CIÓN CIÓN
Se denomina calor específico a la capacidad calorífica correspondiente a la unidad de masa del sistema. El calor específico de una sustancia equivale, por tanto, a una cantidad de calor por unidad de masa y de temperatura; o en otros términos, es el calor que debe suministrarse a la unidad de masa de una sustancia dada para elevar su temperatura un grado. Así, denominamos m a la masa del sistema, cuya cuya capacidad calorífica media es
Donde c es el calor específico medio, para el intervalo de temperatura ΔT. El calor específico es una propiedad intensiva, o sea independiente de la masa del sistema. Como su valor depende le la temperatura, lo mismo que la capacidad calorífica, para definirlo a una cierta temperatura debemos disminuir todo lo posible el intervalo ΔT haciendo tender las temperaturas al valor adoptado; o sea
Donde c es el calor específico verdadero a una temperatura T. Unidades Cuando la masa se expresa en gr, el calor específico correspondiente a la capacidad calorífica de 1 gr del sistema, siendo sus unidades: cal. gr –1 1 –1 1 pudiendo expresarse también, evidentemente: Kcal. Kgr – . grado – .
–1 – 1
–1 1 . grado – ;
Cuando la masa se expresa en moles, es decir, en el número de pesos moleculares gr del sistema, el calor específico corresponde a la capacidad 1
calorífica de 1 mol, de sistema y se lo denomina: “capacidad calorífica molar”, “calor molar” o directamente “calor específico molar”. –1
–1
Sus unidades serán: cal. mol . grado
Cuando la masa se expresa en átomos-gramo, la capacidad calorífica de 1 átomogramo se denomina “calor atómico” y se expresa en cal . at . gr –1 . grado –1. Calor específico del agua Como ya dijimos, el calor específico del agua varía con la temperatura.
En la figura se ha representado la variación del calor específico del agua entre las temperaturas de 0 y 100 ºC, manteniendo la presión constante de 1 atmósfera. Se puede observar que el valor es 1 en las proximidades de 15 ºC, debido a las forma escogida para definir la 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. La ecuación calorimétrica La experiencia pone de manifiesto que la cantidad de calor tomada (o cedida) por un cuerpo es directamente proporcional a su masa y al aumento (o disminución)
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de temperatura que experimenta. La expresión matemática de esta relación es la ecuación calorimétrica. Q = c · m · (T f - T ) i (1) Donde Q representa el calor cedido o absorbido, m la masa del cuerpo y T f y T i las temperaturas final e inicial respectivamente. Q será positivo si la temperatura final es mayor que la inicial (T f > T ) ). i y negativo en el caso contrario (T f < T i La letra c representa la constante de proporcionalidad correspondiente y su valor es característico del tipo de sustancia que constituye el cuerpo en cuestión. Dicha constante se denomina calor específico. Su significado puede deducirse de la ecuación (1). Si se despeja c , de ella resulta:
2. MATERIALES Y REACTIVOS Materiales Probeta 50 ml. Beaker 100ml calorímetro estufa balanza Termómetro Balanza Espátula agitador
Reactivos sal azúcar agua jugo comercial
3. PROCEDIMIENTO
3.1 Determinación la capacidad calórica (C) del calorímetro a. b. c. d.
Agregar 100 ml de agua fría T ±5 °C y tapar Esperar que la temperatura se estabilice y registrarla ( T1) Agregar 100 ml de agua a T ±35 °C ( T2 ), tapar y agitar Esperar que la temperatura se estabilice y registrarla ( T3 ) 3
(m *Cp* ∆T)
agua fría +
m Cp (T3-T1)
( C ∆T ) calorímetro = ( m Cp ∆T )
agua fría +
agua caliente
C calorímetro (T3-T1) = m Cp (T2-T3)
agua caliente
El Cp del agua se lee a la temperatura media del intervalo ∆T.
3.2 Determinar el Cp de un jugo Proceder como en el numeral anterior remplazando el agua caliente por el jugo a 32°c, Pesando la cantidad de jugo. 3.3 Determinación del Cp de una solución de azúcar al 15 por ciento en peso. Prepare 100 ml de una solución de azúcar al 15% en peso y repita el procedimiento 1.2.2 3.4 Determinación del Cp de una salmuera al 30% en peso. Prepare una salmuera al 25% en peso y repita el procedimiento 1.2.2
4. RESULTADOS
Ubique los resultados en la tabla mostrada a continuación. Tabla 1. Datos para la determinación del experimento.
Sustancia Calorímetro Agua caliente Agua fría Jugo Solución azucarada Salmuera
T1
T2
T3
m
Cp
5. CÁLCUL OS Compare los resultados con los datos teóricos y determine el error, explicando sus posibles causas.
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