Equivalente En Agua De Un Calorimetro

PNT: EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORIMETRO CODIGO: PNT/LAN1/001

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1. OBJETIVO
• Realizar los primeros contactos con el manejo de calorímetros a nivel de laboratorio • Conocer la influencia del calorímetro en los intercambios energéticos • Determinar el equivalente en agua de un calorímetro (K), como medida de dicha influencia

2. FUNDAMENTO TEÓRICO
Al mezclar dos cantidades de líquidosa distinta temperatura se genera una transferencia de energía en forma de calor desde el más caliente al más frío. Dicho tránsito de energía se mantiene hasta que se igualan las temperaturas, cuando se dice que ha alcanzado el equilibrio térmico. La cantidad de calor Q que se transfiere desde el líquido caliente, o la que absorbe el frío, responde a la expresión

Q = m ⋅ C e ⋅ ∆T
donde m es lamasa del líquido, Ce su calor específico y ∆T la variación de temperatura que experimentan.

Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura. El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. En un caso ideal de transferencia de calor se puede hacer una simplificación: que únicamentese consideren como sustancias intervinientes a las sustancias calientes y frías entre las que se produce la transferencia y no los recipientes, que se considerarían recipientes adiabáticos ideales, cuyas paredes con el exterior serían perfectos aislantes térmicos. Sin embargo, dado que esta situación ideal no se corresponde con la realidad, previo a toda práctica de calorimetría es necesariocalibrar el calorímetro a utilizar, esto es, determinar su capacidad calorífica. Para realizar el calibrado, se mezclan cierta cantidad de agua fría con agua caliente y se mide la temperatura de equilibrio. Durante este proceso una parte de la energía cedida por el agua caliente es absorbida por el propio calorímetro que eleva su temperatura desde TF a T. En consecuencia, y suponiendo que en elcalorímetro no se producen pérdidas de energía hacia el exterior, la variación del conjunto formado por el calorímetro y las cantidades de agua será nula, por lo que se puede escribir:

Q ABSORBIDO = Q CEDIDO m F ⋅ C e ⋅ ∆TF + K ⋅ C e ⋅ ∆TF = m C ⋅ C e ⋅ ∆TC K= m C ⋅ ∆TC − m F ⋅ ∆TF ∆TF

donde mC es la cantidad de agua caliente, mF la cantidad de agua fría, ∆TC y ∆TF los incrementos de temperatura quesufren cada uno de ellos y K el equivalente en agua del calorímetro.

PNT: EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORIMETRO CODIGO: PNT/LAN1/001

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3. MATERIALES Y REACTIVOS
MATERIALES
• Calorímetro • Termómetro • Placa Calefactora • Vaso de Precipitados

REACTIVOS • Agua

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
• Se pesan 250ml de agua del grifo (mF), y se añaden al calorímetro • Se espera un tiempoprudencial (1-2min) a que el agua fría y el calorímetro lleguen a un equilibrio entre ambos y se anota su temperatura (TF) • Se pesan unos 100ml de agua (mC) y se calientan hasta 60ºC. Se debe medir la temperatura del agua caliente (TC) y sin demora añadirla al calorímetro. • Se mezcla rápidamente el agua caliente con la fría, agitando lenta pero continuamente y se observa la evolución de la temperatura. •Para medir la temperatura de equilibrio hemos de tener en cuenta la inercia térmica del termómetro (tarda cierto tiempo en conseguir la indicación de la temperatura). Si medimos demasiado pronto puede que no se haya alcanzado el equilibrio y si esperamos demasiado comienzan a contar las pérdidas de calor de nuestro calorímetro. NOTA: Tal y como puede comprobarse en los cálculos siguientes y en eltratamiento de errores que se desarrolla a continuación, las cuatro experiencias realizada conforme a este procedimiento dan resultados muy dispares y con errores absolutos muy elevados. Por esta razón, se ha optado por repetir la práctica modificando ligeramente el procedimiento seguido de la siguiente forma: • El agua fría a pesar será aproximadamente un tercio del volumen del calorímetro •...