CALORIMETRIA


CALOR Y TEMPERATURA
LIC. JOSÉ BUELVAS

























































































Ejemplo 1
a) Calcular la cantidad de energía (en julios) que habrá que comunicar a un trozo de 250 g de cobre para elevar su temperatura 15 0 C.
b) Si el calor calculado en elapartado anterior lo pierde otro trozo de aluminio de igual masa. Calcular cuánto descenderá su temperatura.
Solución:
a)


b) Como el aluminio pierde calor, consideramos al calor como negativo:



Observar como perdiendo el mismo calor la temperatura del aluminio desciende prácticamente la mitad de lo que sube la del cobre, debido a que su calor específico es casi el doble.
Ejemp}lo2.
Determinación del calor específico de un metal.
Con el fin de determinar el calor específico de un metal se calienta un trozo de 100,0 g hasta 86 0C y a continuación se introduce en un calorímetro que contiene 300, 0 g de agua a una temperatura de 21 0C. El agua del calorímetro se agita y tras unos minutos se alcanza el equilibrio entre la pieza metálica y el agua adquiriendo el conjunto unatemperatura de 25 0 C. Determinar el calor específico del metal.
Solución


























El metal considerado debe ser aluminio ya que el valor calculado para el calor específico está muy próximo al tabulado para este metal: 0,217 cal/g 0C.
Por tanto se ha cometido un error:





El error que se ha cometido, como puede verse es bastante alto. Elresultado puede mejorarse considerando el equivalente en agua del calorímetro.
Aunque no lo hemos considerado, el calorímetro, el agitador o el termómetro, absorben cierta cantidad de calor que, en consecuencia, no se emplea en calentar el agua. Puede tenerse esto en cuenta calculando la masa de agua que absorbería el mismo calor e incrementar la masa de agua en esa cantidad. Esta masa de agua es elequivalente en agua del calorímetro.
En la experiencia anterior se ha calculado experimentalmente el equivalente en agua del calorímetro encontrándose que vale k = 42, 5 g.
Repitamos el cálculo introduciendo ahora el equivalente en agua del calorímetro:
















Con lo que el error será ahora:






Ejemplo 3.
Se mezclan 800 g de agua a 20 0 C con 1000 g de aguaa 70 0 C. Calcular cuál será la temperatura final de la mezcla.















Uno de los efectos causados por el aumento (o disminución) de la temperatura es el cambio agregación (cambio de estado) de la materia.




























Fusión y ebullición

Como se ha dicho más arriba cada sustancia tiene (a una presión dada) unas temperaturasde fusión y ebullición características que pueden servir para su identificación (ver tabla ).
Ocurre, además, que mientras una sustancia está fundiendo o hirviendo su temperatura permanece invariable.































De esta manera si conocemos el calor latente (L) de una sustancia, la cantidad de calor que hay que darle a m kg de ella para que cambiede estado se puede calcular según:
Q = m L



Ejemplo 4.
Calcular la cantidad de calor que es necesario comunicar a 500 g de hielo a - 20 0 C para elevar su temperatura hasta 50 0C.
Dato: Ce(Hielo) = 0,5 cal/g.0C
Solución:
Podemos imaginar el proceso dividido entres fases
Fase 1: Aumento de la temperatura desde - 20 0 C hasta 0 0C (temperatura de fusión)
Fase 2: Fusión a 0 0C.Fase 3: Aumento de la temperatura desde 0 0 C hasta 50 0C

Fase 1. Cálculo del calor que es necesario comunicar para elevar la temperatura de 500 g de hielo desde – 20 0 C hasta su temperatura de fusión (0 0 C):





Fase 2. Cálculo del calor necesario para que el hielo funda sin variar su temperatura (0oC)


Fase 3. Cálculo del calor necesario para elevar la temperatura del agua desde...