Física Alcohol Y Agua

Introducción

En este Trabajo Práctico, estudiaremos el comportamiento de dos sustancias líquidas (alcohol y agua) al ponerlas en contacto térmico, pero no físico. A partir de los resultados, analizaremos la evolución de sus respectivas temperaturas y el intercambio de calor que sufrieron, hasta llegar al estado de equilibrio. Cuando esto sucede, implica que las propiedades del sistema semantienen constantes, sin cambiar en el tiempo. En este caso, ya que hablamos específicamente de equilibrio térmico no existe flujo de calor de un líquido hacia el otro y también dejan de existir intercambios de temperatura. Todas las sustancias cuentan con un calor específico (c). Éste, equivale a la cantidad de calor que se necesita para, a una masa de un gramo, aumentarle 1ºC.

El objetivoprincipal del trabajo, es comprobar las dos siguientes hipótesis establecidas antes de realizar el experimento en el laboratorio:
En primer lugar, podemos decir que el dispositivo es adiabático si la suma de los calores de: el alcohol, el agua y el recipiente da igual a cero. 

Qrec + Qal + Qag = 0

Como segunda hipótesis, planteamos que si el calor del recipiente es despreciable frente a las otrasmagnitudes, entonces podríamos verificar si el recipiente se comporto de manera adiabática, con solo evaluar los calores intercambiados por el agua y el alcohol.


 Qal + Qag = 0



Procedimiento experimental

Para la realización de este Trabajo Práctico utilizaremos un calorímetro, donde volcaremos los líquidos. Consta de un recipiente cerrado de telgopor, que, al ser un buen aislantetérmico, sirve para reducir el flujo de calor con el medio exterior, y así (teniendo en cuenta la duración del experimento) considerarlo despreciable. El calorímetro, en su interior, está dividido en dos cavidades por una lámina de aluminio. Consideramos que las dos cavidades están en contacto térmico ya que la lámina es muy delgada y el aluminio es un muy buen conductor del calor; pero no en contactofísico. (Evitamos que estén en contacto físico para que los líquidos no se mezclen ni reaccionen químicamente.) Además, utilizamos dos termómetros, cuya mínima división es de 0º2 C, para medir las temperaturas de los dos líquidos a medida que transcurre el tiempo; y un agitador, que lo agitamos constantemente y a la misma velocidad (lento, para no entregarle energía al sistema) durante laexperimentación, que sirve para homogeneizar las temperaturas de los líquidos en ambas cavidades. Los termómetros y el agitador se consideran como parte del calorímetro. Utilizaremos también dos probetas, cuya mínima división es de 2 cm3, para medir los volúmenes de los líquidos utilizados, y un cronómetro, que utilizaremos para medir el tiempo.

Fig. 1: esquema del calorímetro utilizado en el TrabajoPráctico.

Para comenzar, ponemos en una probeta 100 cm3 de agua, y en la otra, 100 cm3 de alcohol. La incerteza de las medidas de volumen es de 2 cm3 (correspondiente a la mínima división de las probetas). Luego, volcamos cuidadosamente cada uno de los líquidos en las dos cavidades del calorímetro y lo tapamos. Ponemos inmediatamente en funcionamiento el agitador mientras observamos atentamentelos termómetros. Vemos que la barra de mercurio del termómetro que mide la temperatura del alcohol comienza a bajar, mientras que la del termómetro que mide la temperatura del agua asciende. Tomamos como tiempo cero el momento en que el termómetro que mide la temperatura del alcohol deja de indicar temperaturas cada vez menores y la barra de mercurio comienza a ascender; en ese momento,accionamos el cronómetro y registramos las temperaturas de los dos líquidos. La incerteza de las temperaturas es de 0º2 C, y corresponde a la mínima división de los termómetros; la incerteza del tiempo es de 3 segundos; corresponde al tiempo de reacción humana y a la comunicación, es decir, el tiempo que tarda la persona que está mirando el cronómetro en comunicarles a los demás integrantes del grupo el...