Determinación De La Capacidad Calorifica De Un Calorímetro

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORIFICA DE UN CALORÍMETRO
OBJETIVO:
* Calcular la capacidad calorífica de un calorímetro.
MARCO TEÓRICO:
Calor significa transferencia de energía de una parte a otra de un cuerpo, o entre diferentes cuerpos, que obedece a una diferencia de temperatura. Se dice que el calor es energía en tránsito, es decir, siempre fluye de una zona de mayor temperatura auna zona de menor temperatura, por consiguiente, eleva la temperatura de la segunda y reduce la de la primera. Si los dos objetos se mantienen en contacto el tiempo suficiente para que sus temperaturas se igualen, se dice que los objetos están en equilibrio térmico y a partir de entonces, ya no existirá más flujo de calor entre ellos.
Se denomina caloría (cal) como la cantidad de calornecesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de agua a 1 grado Celsius.
Varios científicos del siglo XIX aceptaron la idea de que el calor estaba relacionado con la energía: James Prescott Joule y otros investigadores realizaron varios experimentos que fueron muy importantes para la visión actual de calor, igualmente con que el trabajo representa una transferencia de energía. Uno de losexperimentos de Joule se muestra en la siguiente imagen:

El peso que cae provoca que las paletas que conforman la rueda gire; la fricción entre el agua y la rueda de paletas provoca que la temperatura del agua aumente ligeramente. El mismo aumento de temperatura también se podía obtener al calentar el agua en una estufa. A partir de este y muchos otros experimentos, se llegó a la conclusión de que unacantidad dada de trabajo realizado siempre era equivalente a una cantidad particular de entrada de calor; hablando cuantitativamente, se encontró que 4.186 Joules (J) de trabajo eran equivalentes a 1 caloría de calor. Esto se conoce como el equivalente mecánico del calor:
4.186 J = 1 cal
La suma de la energía de todas las moléculas de un objeto constituye su energía interna (U). La teoríacinética nos da una clara distinción entre esta y temperatura. La Temperatura es una medida de la energía cinética promedio de moléculas individuales. La energía interna es una magnitud de estado de un gas y se refiere a la energía total de todas las moléculas en el objeto.
Para calcular la energía interna de un gas ideal de n moles, se tiene en cuenta la energía cinética promedio por molécula por elnúmero total de moléculas, N:
U= N (12 mv2)
Usando la ecuación KE = 12 mv2, se puede escribir como
U= 32 nRT
Por lo tanto, para un gas ideal, la energía interna solo depende de la temperatura y de su número de moles.
Como lo dicho anteriormente, la energía interna es una magnitud de estado (en este caso de un gas) así como lo son la presión, temperatura, moles y volumen. Estas magnitudesde estado se pueden cambiar de dos formas:
a) Suministrando o extrayendo energía del sistema (Calor Q)
b) Realizando un trabajo sobre el sistema (W)
La cantidad de calor Q requerida es proporcional a la masa del material, al cambio de temperatura y al calor específico (c), que es una característica que tienen los materiales en sus respectivos estados de la materia. Por tanto la ecuaciónque nos permite saber qué calor es requerido para cambiar la magnitud de estado de un sistema es:
Q= mc ∆T
Las unidades que maneja el calor específico son J/kg°C
La capacidad calorífica se puede definir como la energía necesaria para aumentar la temperatura de la sustancia en 1 °C. En el caso de la práctica, se debe hallar la capacidad calorífica del calorímetro usado. Para eso se utilizala conservación de la energía:
Qperdido=Qganado
En este caso, el agua caliente pierde energía, mientras que el calorímetro y el agua fría ganan energía, (pues el flujo de energía va del cuerpo con mayor temperatura al de menor temperatura). Se reemplaza Q y queda:
maccTac-Te= mafcTe-Taf+C(Te-Taf)

Despejando C se obtiene:
C=m ac c(T ac -T e) – m af c(Te –Taf)T e-T af
Medir masa del...