Calorimetria

Introducción
Calorimetría
Es la rama de la termodinámica que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor.

Calor
Es una forma de energía que intercambian los cuerpos al variar su temperatura y/o al cambiar su estado de agregación.
Unidad de calor: Caloría (Cal)
Es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua de 14,5 °C a 15,5°C a la presión de 1 atmósfera (Presión normal).
Unidades de cantidad de calor
Las unidades de cantidad de calor (Q) son las mismas unidades de trabajo (W).

Relación entre Unidades

Capacidad calorífica (C)
Es la cantidad de calor que debe intercambiar el cuerpo para variar su temperatura en un grado, siempre que el cuerpo (sólido o líquido) no sufra un cambio de estado.
Es una magnitudescalar y es una propiedad extensiva (depende de la masa).

Calor específico (c)
Es la cantidad de calor que debe intercambiar cada unidad de masa de la sustancia para variar su temperatura en un grado.
Es una magnitud escalar y es una propiedad intensiva (independiente de la masa).

Ecuación fundamental de la calorimetría

Equilibrio térmico
Si dos cuerpos están inicialmente a diferentestemperaturas (T1 < T2) y se ponen en contacto pero no interactúan con ningún otro cuerpo, la experiencia muestra que el cuerpo más caliente se irá enfriando y el que inicialmente estaba a menor temperatura adquirirá progresivamente mayor temperatura. Este proceso continuará hasta que ambos cuerpos alcancen la misma temperatura. A esta temperatura final se la denomina temperatura de equilibriotérmico del sistema.
Este fenómeno se puede interpretar de la siguiente manera: el cuerpo que inicialmente estaba a mayor temperatura (TA) cede calor al enfriarse QA= cAmA (Tf-TA). Este calor es absorbido por el cuerpo que inicialmente estaba a menor temperatura (TB) QB= cBmB (Tf-TB). Si el intercambio de calor se produce sólo entre estos cuerpos ambas cantidades deben ser iguales salvo en elsigno; ya que todo el calor que cede el cuerpo 2 es absorbido por el cuerpo 1. Como QA<0 y QB>0, entonces se debe cumplir que Q2+Q1=0.

Calorímetro
El calorímetro de mezclas está constituido por un recipiente térmicamente aislado para evitar la fuga de calor, provisto de un termómetro y un agitador que pasan a través de orificios practicados en la tapa. Si se desprecia todo intercambiocalórico entre el contenido del calorímetro y su medio exterior se cumple que:

Equivalente en agua del calorímetro (π)
Se define el equivalente en agua del calorímetro como una masa de agua que tiene la misma capacidad calorífica que el calorímetro; vale decir que es una masa de agua capaz de intercambiar la misma cantidad de calor que el calorímetro en el mismo intervalo de temperaturas.π=-M+m(T2-Tf)(Tf-T1)
Calor específico de una sustancia (cx)
cx=-ch2oM+π(Tf-T1)mx(T2-Tf)

Objetivos
* Determinación del equivalente en agua de un calorímetro (π).
* Obtención del calor especifico de una sustancia sólida por el método de las mezclas (cx).

Material empleado
* Balanza.
* Termómetro rango de 0 °C a 100 °C.
* Termómetro rango de 0 °C a 50 °C.

* Probetagraduada.

* Calorímetro.

* Caldera de Regnault.
* Trípode.

* Mechero de Bunsen.

* Tubo de vidrio con pinza metálica.

Valores medidos
Equivalente en agua del calorímetro

* Poniendo una masa de agua M = 80gr en el calorímetro con el agitador y con el termómetro de rango de 0°C a 50°C y tomamos la primera temperatura: T1 = 22,6°C.
* Utilizando el mechero deBunsen y la caldera de Regnault, calentamos dentro del tubo de vidrio a la masa de agua m = 80gr en un tubo de vidrio y la pusimos a calentar en la caldera hasta que alcanzo aproximadamente una T2 = 70°C, medida con el termómetro de rango de 0°C a 100°C.
* Luego, mezclamos en el calorímetro el agua que estaba allí a temperatura ambiente (M=80gr) con el agua caliente (m=80gr) que estaba a una...