Determinacion de capacidades calorifiv

PRACTICA 1:
“DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE CAPACIDADES CALORÍFICAS DE SÓLIDOS Y DE LÍQUIDOS”
OBJETIVO:
Determinar la capacidad calorífica de un líquido y de un metal utilizando un calorímetro simple, utilizando conceptos fundamentales de la termoquímica

INTRODUCCIÓN:
El calor específico o formalmente la capacidad calorífica específica de una sustancia es una magnitud física que indicala capacidad de un material para almacenar energía interna en forma de calor. De manera formal, es la energía necesaria para incrementar en una unidad de temperatura una cantidad de sustancia; usando el sistema internacional de unidades SI es la cantidad de joules de energía necesaria para elevar en un kelvin la temperatura de 1 kg de masa.
En este trabajo se determinará la constantecalorimétrica del calorímetro (recipiente que sirve para medir las cantidades de calor suministrado por los cuerpos) a utilizar para obtener las capacidades caloríficas de las diferentes sustancias, tanto líquidos como sólidos metálicos.
Se utilizara el concepto de equilibrio termodinámico para obtener la temperatura de equilibrio que es la temperatura que nos expresará el equilibrio entre el sistema.
Seutilizaran tablas de densidades a presión normal del agua para poder obtener la masa correspondiente a esa temperatura y también utilizaremos las tablas de calor específico del agua a diferentes temperaturas.
MARCO TEÓRICO
El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico paraelevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).
El calor específico medio correspondiente a un cierto intervalo de temperaturas ΔT se define de la siguiente forma:
ĉ=Qm∆T
Donde Q es la transferencia de energía en forma calorífica en el entre el sistema y su entorno u otro sistema, m es la masa del sistema (se usa una n cuando se trata de calor específico molar) y ΔT es el incrementode temperatura que experimenta el sistema.
El calor específico c correspondiente a una temperatura dada T se define como:
c=limΔT→0QmΔT=1mdQdT
El calor específico c es una función de la temperatura del sistema, esto es, c (T). Conocida la función c (T), la cantidad de calor asociada con un cambio de temperatura del sistema desde la temperatura inicial Ti a la final Tf se calcula mediante laintegral siguiente:
Q=mTiTfc dT
La constante calorimétrica es la relación que tiene la masa del calorímetro con su capacidad calorífica para retener el calor y se expresa:
K=mCalorimetroCp
Cuando dos cuerpos tienen diferencia te temperaturas y se ponen en contacto, debe alcanzarse el equilibrio en el sistema.
Para encontrar la constante calorimétrica se utiliza la siguiente ecuación:-m2Cp2Te-T2=m1Cp1Te-T1+KTe-T1
Donde m2 es la masa del agua caliente a la temperatura T2 y calor especifico Cp2. La masa m1 es la del agua fría a la Temperatura T1 y con calor específico Cp1. Te es la temperatura de equilibrio del sistema y K la constante calorimétrica.
Despejado K:
K=m2Cp2T2-Te+m1Cp1T1-TeTe-T1
Una vez obtenida la constante calorimétrica del calorímetro, esta misma ecuación puede serutilizada para obtener los calores específicos de las sustancias. Por ejemplo,
-m2Cp2Te-T2=msólidoCpsólidoTe-T1+KTe-T1

Despejando la Cp del sólido:
Cpsólido=m2Cp2Te-T2msólidoTe-T1-Kmsólido
Para obtener las masas de las sustancias, se obtiene con las densidades a diferentes temperaturas:
m=ρV
Donde ρ es la densidad de la sustancia y V el volumen que ocupa en el sistema. Para eso se utilizantablas de densidades del agua a diferentes temperaturas:
Tabla de Densidades a presión normal |
Temperatura (°C) | Densidad ρ (kg/m3) |
0 | 999.8 |
2 | 999.9 |
4 | 1000 |
6 | 999.9 |
8 | 999.8 |
10 | 999.7 |
20 | 998.2 |
30 | 995.6 |
40 | 992.2 |
50 | 998 |
60 | 983.2 |
70 | 977.7 |
80 | 971.8 |
90 | 965.2 |
100 | 958.3 |...