Trabajo TEF Práctica 5 Calorimetría

Práctica 5:

Calorimetría

Autor: Alejandro Alejandro López García Compañero de Prácticas: Salvador Jos !artínez Jimnez Grupo: G"#$ %ec&a de realización de la práctica: '5 de !arzo( " de A)ril * 5 de A)ril

+cnicas ,-perimentales en %ísica

'. Grado de %ísica

!emoria Práctica 5 Pá/ina '

Índice de contenido Calorimetría##########################################################################################################################################" 0esumen###########################################################################################################################################" 1ntroducción##########################################################################################################################################$ 2)jetivo de la e-periencia###############################################################################################################$ %undamento %ísico###########################################################################################################################$ ,3uivalente en a/ua de un calorímetro adia)ático######################################################################5 Calor especi4ico de un lí3uido##################################################################################################### Calor latente de 4usión del &ielo################################################################################################## Procedimiento e-perimental#################################################################################################################6 ,3uipo empleado:############################################################################################################################ 6 !todo operativo:############################################################################################################################6 7alores conocidos:###########################################################################################################################8 0esultados * análisis#############################################################################################################################8 9iscusión##############################################################################################################################################  A/radecimientos#################################################################################################################################'; 0e4erencias######################################################################################################################################### '; Apndices########################################################################################################################################### ''


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!emoria Práctica 5 Pá/ina <

Calorimetría Por: Alejandro López García

Resumen ,n esta práctica se utiliza el mtodo de las mezclas para determinar el e3uivalente en a/ua de un calorímetro tipo 9e=ar# A partir de este dato( se mide el calor especí4ico de un lí3uido pro)lema# ,n una se/unda parte( utilizando el calorímetro( se determina el calor latente de 4usión del a/ua usando el mismo mtodo para esta)lecer el )alance ener/tico# ,stos son los datos de las tres prácticas: ,3uivalente en A/ua Calor especí4ico de la Calor Latente del Calorímetro >m? Glicerina %usión >Cal@/#.C? >Cal@/? 'B Práctica

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de

"B Práctica ' 6 D;(;6 ;(;5 ''' 8 ,l Calor Latente de %usión solo se midió en la práctica ' * me )aso en la se/unda prue)a con el a/ua pero depende de E


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Introducción Objetivo de la experiencia.

9eterminar el e3uivalente en a/ua de un calorímetro adia)ático mediante:

μ=

m fría ( T −T fria )− mCaliente ( T Caliente−T ) T Caliente−T

,n este caso &a)rá 3ue medir la masa 4ria * caliente junto a temperatura 4ria( caliente * la mezcla de ellas# !edir el calor especí4ico de un lí3uido usando C glic =

μ C H O ( T Caliente−T ) m Fría ( T −T Fría )−m Caliente( T Caliente−T ) <

,n este procedimiento se tendrá 3ue tener en cuenta el e3uivalente en a/ua( el calor especi4ico del a/ua( la temperatura caliente( 4ría * mezcla de la /licerina junto a la masa 4ría * caliente# Calcular el calor latente de 4usión# Mc ( T inicial −T final )+ μ c ( T inicial − T final )−mc ( T final −; ) L F = m

9onde ! es la masa del a/ua( m la masa del &ielo( c es el calor especí4ico del a/ua( E es el e3uivalente en a/ua del calorímetro( T inicial es la temperatura del a/ua caliente * T final la temperatura 4inal de la mezcla# Siendo '';(''" ( ';(6;" * '''(""$ Cal@/#

Fundamento Físico


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Equivalente en agua de un calorímetro adiabático. Fn calorímetro adia)ático no permite la transmisión de calor( en el caso de esta práctica usamos un vaso Dewar o comnmente llamados termos# ,stos termos están constituidos con paredes do)les de vidrio con vacío entre ellas * plateadas para evitar perdidas por conducción( convección o radiación( todo ello recu)ierto de una carcasa de plástico( en mi caso se usó el calorímetro ' * el " >'B *
con

temperatura T caliente se le añade a/ua destilada 4ría m fría con temperatura T fría ( el sistema pasará a tener una temperatura + * sera posi)le calcular μ # Q '+ Q <= Q "

9onde Q = mcaliente c ( T caliente−T ) es el calor cedido por el a/ua caliente( Q<=μ c ( T caliente−T ) es el calor intercam)iado al calorímetro * Q = m fría c ( T −T fría) es el calor /anado por el a/ua 4ría( c el calor especí4ico '

"

del a/ua 3ue vale apro-imadamente '

Cal * g.ºG

μ es el e3uivalente en

a/ua del calorímetro#

Huedando así 3ue : m caliente c ( T caliente−T )+ μ c ( T caliente −T )= m fría c ( T −T fría )

* a partir de a3uí podemos despejar μ :

μ=

m fría ( T −T fria )− mCaliente ( T Caliente−T ) T Caliente−T

Para la 4ase práctica tom már/enes de temperatura con '5 .C de la temperatura am)iente: <'(6 ( <;(" * '6( .C en cada Práctica#


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Calor especifico de un líquido

,n este procedimiento se realiza e-actamente i/ual pero con varios cam)ios( la 4ormula a aplicar sería >desarrollada?: m caliente c glicerina (T caliente− T )+ μ c H O ( T caliente −T )= m fría c glicerina ( T −T fría ) <

9espejando de a3uí o)tendremos: c glicerina =

μ c H O ( T caliente−T ) m fría ( T −T fría )− mcaliente ( T caliente− T ) <

* de a3uí calculamos el calor especí4ico de la /licerina( por ejemplo#

Calor latente de fusión del hielo

,l calor latente de 4usion L F es la cantidad de calor por unidad de masa necesaria para 4undir un sólido 3ue coe-iste con el li3uido a la temperatura de 4usión# Como la temperatura permanecerá constante mientras coe-istan los dos estados de a/re/ación( la ener/ía total vendrá dada por: Q F = L F m

Para determinar L F acudiremos al mtodo de las mezclas siendo esta: Mc ( T ;−T f )+ μ c ( T ;−T f )= mL F + mc ( T f −; )

9onde ! es la masa del a/ua( m la masa del &ielo( c es el calor especí4ico del a/ua( E es el e3uivalente en a/ua del calorímetro( T inicial es la temperatura del a/ua caliente * T final la temperatura 4inal de la mezcla# I de a3uí despejando tendríamos: Mc ( T ;−T f )+ μ c ( T ;−T f )−mc ( t f −; ) L F = m

,l procedimiento práctico es i/ual 3ue todos los anteriores pero en vez de a/ua 4ría o /licerina 4ría es &ielo#


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Procedimiento e-perimental ,3uipo empleado: '# Calorímetro adia)ático >1ma/en '?: Fn calorímetro adia)ático no permite la transmisión de calor( en el caso de esta práctica usamos un vaso Dewar o comnmente llamados termos# ,stos termos están constituidos con paredes do)les de vidrio con vacío entre ellas * plateadas para evitar perdidas por conducción( convección o radiación( todo ello recu)ierto de una carcasa de plástico <# +ermómetro >1ma/en
con una precisión en mis prácticas de ;(' .C "# A/ua destilada: El agua destilada es aquella cuya composición se basa en la unidad de moléculas de H < O ( este a/ua de)ería ser totalmente pura# $# Glicerina:

C " H 8 O" es un alco&ol con tres /rupos &idro-ilos#

5# alanza electrónica >1ma/en "?: es un aparato creado para calcular el peso de un elemento( en mi caso tiene una precisión de ;(;' /# # 7asos de precipitado >1ma/en $?: Fn vaso de precipitado es un recipiente cilíndrico de vidrio 3ue se utiliza para preparar o calentar sustancias * traspasar lí3uidos# 6# Kornillo elctrico >1ma/en 5?: aparato 3ue se usa para aumentar la temperatura de un recipiente puesto en la placa metálica 3ue dispone en la super4icie# !todo operativo: Los tres e-perimentos se realiza mu* parecidos# '# !edir la temperatura del la)oratorio# <# Pesar el calorímetro vacío# "# 7erter el a/ua o /licerina caliente# $# Pesar el calorímetro# 5# +omar la temperatura del calorímetro# # +omar la temperatura del a/ua 4ría o /licerina 4ría o &ielo# 6# 7erter el a/ua o /licerina 4ria o &ielo# +cnicas ,-perimentales en %ísica

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8# Pesar el calorímetro# # +omar la temperatura de la mezcla ';#Limpiar * reco/er todo#

7alores conocidos: ,n esta práctica solo se conoce de antemano el calor especí4ico del a/ua Cal * el punto de 4usión del &ielo g.ºC

3ue su valor es apro-imadamente ' 3ue sería ; .C#

0esultados * análisis# Los datos &an sido reco/idos de la "B vez 3ue realic la práctica *a 3ue son los 3ue tienen resultados mas co&erentes# Parte 1. +emperaturas C

+emperatura Caliente

+emperatura %ría

+emperatura %inal

A/ua

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$(

'8(8

Glicerina

"'(<

$(8

'"(

;('

,rror

;('

!asas / >A/ua?

,rror

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!asas / >Glicerina?

,rror

Calorímetro

$66#"; ;(;'

Calorímetro

$66#5$ ;(;'

Calorímetro M A/ua caliente

66$#"$ ;(;'

Calorímetro M Glicerina caliente

8"#6 ;(;'

Calorímetro M !ezcla total

μ ,3uivalente en a/ua /#

C glicerina

Cal g.ºC

Calorímetro M !ezcla total

';<8#;; ;(;'

'6

''5#;" ;(;'

6

D;(;6 ;(;5


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Parte 2. temperatura C

caliente

4ría

mezcla

,rror

a/ua '

"#$

;#;

"<#; ;('

a/ua <

"#6

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""# ;('

a/ua "

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!asas / >A/ua?

a/ua '

a/ua <

a/ua "

,rror

$6(<

$6('"

$6('6 ;(;'

calorímetro M a/ua caliente

68$($"

8'$(55

6("$ ;(;'

calorímetro M mezcla

6'("5

8<<(;6

8;<( ;(;'

Calorímetro

L F con el a/ua <

Cal g.

'''

;(;'

Discusión. Antes de nada aclarar 3ue repetí voluntariamente las prácticas por3ue supuse 3ue los tremendos errores( so)re todo en la o)tención de C glicerina ne/ativo eran o)viamente sistemáticos( así pues procedí a repetir la práctica usando el calorímetro N. " el día " de A)ril con mi compañero Salvador Jos !artínez * supervisados por Antonio Jos Cuesta pero volvimos a e3uivocarnos en al/o( *a 3ue los datos en las ta)las aparentemente son ló/icos pero tal vez 4altó esperar an mas al e3uili)rio trmico# Al aplicar las ecuaciones *a no lo son tan co&erentes( así pues decidí volver( esta vez sólo )ajo la supervisión de Cristina Iu)ero * Antonio Jos Cuesta de nuevo el día 5 de A)ril al la)oratorio a repetir la práctica de nuevo( esta vez usando otro calorímetro( el N. '( * tomándome )uen tiempo para el e3uili)rio trmico pero an así( solo lo/r al/o más de precisión en el e3uivalente en a/ua del calorímetro se/n el 4a)ricante# ,n conclusión( solo me 3ueda deducir 3ue evidentemente en al/n paso cometo un error sistemático#


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Agradecimientos ,n primer lu/ar a/radecer a mi compañero de la)oratorio Salvador Jos !artinez Jimnez la a*uda en las dos prácticas * tras las prácticas para realizar este in4orme# +am)in a/radecer a Antonio 2rtiz !ora por la capacidad de e-plicar al/o de una 4orma sencilla * rápida( mu* e4icaz# Por supuesto tam)in a Antonio Jos Cuesta 7az3uez por la disponi)ilidad a a*udarnos tanto la
Referencias – Oiipedia para al/unas de4iniciones# – ,l protocolo de prácticas# – Goo/le para o)tención de al/unas imá/enes#


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Apéndices – 1ma/en ':

– 1ma/en <:

– 1ma/en ":


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– 1ma/en $:

– 1ma/en 5:

– 1ma/en : ,n ella se ven casi todos los materiales necesarios#


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– 1ma/enes complementarias: Nuestro QQcuadernoQQ 4ue una ta)let( así pues solo puedo poner capturas de pantalla# 'B vez:


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–

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"B 7ez:


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– Cálculo de errores:


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,n los ltimos cálculos de errores no &a* operaciones numricas por3ue las realic directamente en la &oja de cálculo( como se puede compro)ar( lamento si tal vez está al/o mal estructurado o desor/anizado#


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