Calorimetro

Medida de la capacidad calorífica y calores específicos
La capacidad calorífica de un sistema puede ser negativa, nula, positiva o infinita, según el tipo de proceso que experimente el sistema durante el intercambio de calor, ya que como vimos antes, el calor depende del camino o proceso para obtener el incremento de temperatura. Si el proceso se realiza a presión constante, la capacidadcalorífica se denomina a presión constante y se designa por el símbolo Cp. Será entonces:

Análogamente, en un proceso a volumen constante se puede definir la capacidad calorífica a volumen constante que se expresa por la relación:

Donde Qp y Qv son las cantidades elementales de calor intercambiadas a presión y volumen constante respectivamente.
Cp depende de P y T y Cv depende de V y T. En generalCp y Cv son distintas y toman valores particulares para cada sistema. Aunque las capacidades caloríficas son funciones de dos variables, dentro de un intervalo 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 fenómenosocurran a presión constante, las capacidades y calores específicos medidos, corresponderán entonces a presión constante.
Entre los métodos utilizados para medir capacidades caloríficas o calores específicos podemos distinguir fundamentalmente el método eléctrico y el método de las mezclas.
El primero se utiliza modernamente casi con exclusividad ya que las medidas pueden hacerse con un alto gradode precisión. El método de las mezclas solo da una medida aproximada del valor medio de Cp en un intervalo de temperatura próximo a la temperatura ambiente.
El recipiente utilizado para efectuar las medidas de calor se denomina calorímetro, que en su forma más sencilla es una vasija de paredes aisladas que aloja en su interior el termómetro y agitador. Además contiene un líquido calorimétricoque generalmente es el agua.
 
Equivalente en agua del calorímetro
Para efectuar medias calorimétricas es necesario conocer la capacidad calorífica de los elementos que forman el calorímetro. Es evidente que para un mismo aparato la suma de dichas capacidades caloríficas será una constante, y se la ha denominado “equivalente en agua del calorímetro”. Se define como equivalente en agua delcalorímetro al peso de agua que necesita la
misma cantidad de calor que el termómetro, agitador, paredes del calorímetro, etc, para elevar su temperatura el mismo número de grados. El equivalente en agua es así la capacidad calorífica de una masa de agua, de igual valor a la suma de las capacidades caloríficas de los elementos del calorímetro, se expresa en cal. grado-1. Se determina experimentalmente.Calorímetro de las mezclas
Este aparato tiene la característica ya descripta y ha sido denominado impropiamente calorímetro de agua. Las determinaciones se efectúan a intervalos de temperaturas próximas a la temperatura del medioambiente; y se supone que el calor específico del agua es constante e igual a la unidad.
El método consiste en introducir en el calorímetro una cantidad conocida deagua, a una temperatura determinada, y luego colocar dentro de ella cierta masa de la sustancia cuyo calor específico se desea conocer y a una temperatura superior conocida. Se mide la elevación de temperatura del agua, hasta que alcance el equilibrio térmico con la sustancia problema.
Si llamamos M1 a la masa del agua, t1 a su temperatura inicial que es la misma del calorímetro;
Mt, Ma Mp las masasdel termómetro, agitador y paredes del calorímetro cuyos calores específico son respectivamente ct , ca y cp ; m2 la masa de la sustancia cuyo calor específico c2 se desea conocer y que se introduce a temperatura t2; y por último t a la temperatura de equilibrio, siendo t2 > t > t1; de acuerdo a la definición de calor específico, medio, el calor cedido por la sustancia problema será:...