Calorimetria

OBJETIVO GENERAL:


➢ Determinar de manera experimental la capacidad calorífica de una sustancia.





OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

➢ Aprender a utilizar el calorímetro y las partes que lo constituyen.

➢ Determinar experimentalmente la capacidad calorífica del agua a temperatura ambiente.

➢ Determinar experimentalmente la capacidad calorífica de unapieza de bronce.

➢

FUNDAMENTO TEÓRICO

Calor. Es la energía que se transfiere como resultado de una diferencia de temperatura entre un sistema y sus alrededores. Una reacción es exotérmica cuando desprende calor al ambiente y endotérmica cuando la toma de el. A menudo se distingue entre calor a presión constante (qp), cuando el proceso se realiza manteniendo la presión constante ydejando variar el volumen y calor a volumen constante (qv), cuando se mantiene constante el volumen. Un procedimiento usual para medir el calor de una reacción es por medio de un calorímetro.

Capacidad Calorífica. La capacidad calorífica (C) de una sustancia es el calor que se ha de suministrar a una cantidad específica para aumentar su temperatura una unidad. Se suele distinguir entrecapacidad calorífica a presión constante. Cp= (dq/dT)p y capacidad calorífica a volumen constante Cv= (dq/dT)v. La capacidad calorífica específica (c) es la capacidad calorífica por unidad de masa.

Cp depende de P y T y Cv depende de V y T. En general Cp y Cv son distintas y toman valores particulares para cada sistema. Aunque las capacidades caloríficas son funciones de dos variables, dentro de unintervalo pequeño de variación, pueden considerarse constantes.



En el caso de un sólido o de un líquido los valores de Cp y Cv son muy parecidos, pero en un gas son muy distintos. En los métodos de medida de la capacidad calorífica cuyos fenómenos ocurran a presión constante, las capacidades y calores específicos medidos, corresponderán entonces a presión constante.


La capacidadcalorífica molar (CM) es la capacidad calorífica por unidad de cantidad de sustancia (en la siguiente tabla se muestra algunas capacidad caloríficas molares).


Calores específicos de los sólidos


para un sólido el calor especifico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g masa de dicho solido 1ºC. del estudio experimental de muchos sólidos monoatómicos se deduce el caloratómico Q= M c = P atómico ce= 6.4. es decir el producto de la masa atómica por el calor especifico del solido vale aproximadamente 6.4 cal/átomo grado. Esta es la ley de Dulong y Petit. Por tanto el calor específico de una sustancia es aproximadamente igual 6.4/P atómico "cte.


Estudiando el grafico podemos ver que esta ley es solamente aproximada ya que no se cumple para el Cr y el C, sinembargo para estos elementos el producto del peso atómico por el calor especifico se aproxima a 6, a medida que se eleva la temperatura, esto que parece una excepción es un hecho general ya que los calores atómicos de los sólidos varían con la temperatura teniendo a 6 a temperaturas elevadas y anulándose en las proximidades del 0 absoluto, la ley de Dulong y Petit es por tanto una ley limite y lasdiscrepancias con los datos experimentales son mayores a medida que las temperaturas disminuyen. Esto es inexplicable según la física clásica si se explican mediante los conceptos de la física cuántica establecidos por Planck.


Un calorímetro es un sistema adiabático, pues no permite la transferencia de energía con el medio ambiente, y el calor liberado dentro del calorímetro debe ser totalmenteabsorbido por él. Existen calorímetros de varios tipos y diferentes materiales.

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Cuando un sistema con una masa m1, se pone en contacto con un sistema con una masa m2, donde m1> m2, que está a diferente temperatura, fluye calor entre ellos hasta alcanzar una temperatura de equilibrio próxima a la del sistema de masa mayor; se dice entonces que una cantidad de calor ΔQ se transfiere...