Calorimetria

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas

Laboratorio de física

Practica No. 7

Calorimetría

1. Objetivo
Determinar el calor específico de un cuerpo solido

2. Introducción
Al proporcionar calor a una sustancia cualquiera, esta experimenta un aumento de temperatura y si se le quita calor, disminuye su temperatura. Si se toman distintassustancias a la misma temperatura y de alguna manera se le proporciona la misma cantidad de calor, alcanzarán distintas temperaturas al final de la experiencia.

Capacidad calorífica (Cc)
Se define como la cantidad de calor que hay que proporcionar a una sustancia de masa m para que experimente un aumento de temperatura de un grado centígrado.
CC=∆Q∆T

Cal°C, Joules°K

Calor específico (C)
Es larazón que existe entre la capacidad calorífica de una sustancia y su masa.
C=CCm

C=∆Qm∆T

Calgr°C, JoulesKg°K

Calorimetría.- La calorimetría comprende el estudio de los métodos para medir cantidades de calor: calores específicos, calores de combustión, calores involucrados en un cambio de estado y, en general, el calor presente al ocurrir ciertos fenómenos (choques mecánicos, corrienteeléctrica, reacciones químicas, etc.).

Para determinar el calor especifico c de una sustancia se puede utilizar el llamado método de las mezclas, que consiste en poner una muestra de dicha sustancia (de masa m y a una temperatura inicial T), cuyo calor especifico se conoce. Lo anterior se realiza en un recipiente llamado calorímetro.

Si se conoce el calor especifico de una sustancia y sumasa, podemos conocer el calor absorbido o cedido por esta al experimentar dicha sustancia un aumento o disminución de temperatura, despejando simplemente Q de la ecuación:

∆Q=mC∆T

Si en esta ecuación Q resulta positivo significa que el cuerpo absorbe calor. Po el contrario, si Q es negativo, significa que el cuerpo cede calor.
3. Desarrollo experimental
* Procedimiento
ExperimentoSe harán 3 determinaciones del calor específico de una sustancia solida, procediendo con lo siguiente:

1. Se seca cuidadosamente la muestra cuyo calor específico se va a determinar extendiéndola sobre un papel, así como el frasco que la contiene, y con la balanza se mide la masa del frasco conteniendo la muestra.

2. A continuación se vierte la muestra en el tubo de ensaye demanera que el termómetro con rango de -10 °C quede con el bulbo ahogado.

3. Pesando el frasco vacio, se calcula la masa de la muestra. Con la prueba se mide cierto volumen de agua (alrededor de 150 ml), el cual se vierte en el calorímetro, y se introduce el termómetro con rango de -10°C a 50°C colgándolo.

4. Al mismo tiempo se calienta la muestra, como también se ilustra, hasta 3 ó 4minutos después de que la columna del termómetro haya dejado de subir.

5. Ya caliente la muestra, se registra la temperatura común del agua y el calorímetro e inmediatamente se acerca el tubo de ensaye al calorímetro.

6. Se toma la temperatura de la muestra y, sacando el termómetro del tubo, se vierte aquella en el calorímetro, removiéndola un poco con el agitador mientras se observacuidadosamente la columna del termómetro. Cuando esta quede estable, el sistema habrá alcanzado el equilibrio térmico.

7. Finalmente, con los datos obtenidos, y sabiendo que el calor especifico del agua es de 1 cal/g°C, se calcula el calor especifico de la muestra. Si alguno de los valores calculados se aleja mucho de los demás, deberá descartarse y volverse a determinar.
* Registro de datos* Análisis

m1: 51 g
mAL: 24.5 g
CAL: 0.217 cal/g°C
δAL: 2.6 g/cm3
CV: 0.2 cal/g°C
L: 3 cm
Diámetro del termómetro: 0.4 cm
CH2O: 1 cal/g°C
Agua: 150 ml
mH2O: 150 g

De acuerdo a los datos anteriores se puede calcular la capacidad calorífica del vaso:
CAl=CcmAl
Se despeja Cc:
CC=CAlmAl
CC=0.217(24.5)
CC=5.3165 cal/°C

a) Utilizando los primeros datos observados...