Calorimetria

CALORIMETRÍA
1. PROBLEMAS
1.1. Determinar el equivalente en agua de un colorímetro
1.2. Determinar el calor específico de un sólido
2. CONCEPTOS RELACIONADOS
Calor especifico
Se sabe 4,2 KJ eleva la temperatura de 1 Kg de agua en 1°C, pero no hay razón para suponer que
le suceda lo mismo a 1 Kg de hierro o de pizza; sin embargo, esa era la creencia general hasta que
el Dr.Black encontró que, cada sustancia cambiaba su temperatura una cantidad determinada
cuando se le comunicaba una cierta cantidad fija de calor.
Black colocó masas iguales de diferentes sustancias en recipientes idénticos, que a continuación
puso en el mismo mechero, durante el mismo tiempo. Se suponía, que la cantidad de calor
transferido era proporcional al tiempo de exposición ala fuente de calor, como se muestra en la
figura. De esta manera, confirmó que una masa de hierro se calienta, más que una masa igual de
agua, en un factor de 9, en la misma cantidad de tiempo.
Calentamiento de hierro y de agua cuando se agrega la misma cantidad de calor
Entonces, cuando una cantidad de calor ΔQ se agrega a una sustancia, su temperatura
normalmente seincrementa ΔT. De manera parecida, si una sustancia pierde calor, su temperatura
disminuye. Por tanto, se puede escribir
ΔQ α ΔT
lo que significa que "la cantidad de calor ΔQ agregada (o extraída) es proporcional al cambio de
temperatura ΔT". Esta relación se puede expresar como
ΔQ = CΔT,
donde C es la capacidad calorífica de la sustancia.
La capacidad calorífica no es una cantidad muyútil, pues es diferente para objetos del mismo
material pero diferente masa: depende de la masa. Por esta razón es conveniente definir la
capacidad calorífica, por unidad de masa de una sustancia llamada capacidad calorífica específica o
calor especifico.
ó
A partir de esta ecuación se puede afirmar que:
El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar en un gradoCelsius la temperatura
de un gramo de sustancia
El calor especifico de una sustancia es una propiedad del material; (se muestran algunos valores en
la tabla) y describe cuánto calor puede "contener" una sustancia, o sea su "capacidad" para que por
unidad de masa ocurra un determinado cambio de temperatura. Sí se tienen masas iguales de dos
sustancias distintas, la que posea mayor calorespecifico necesitará más calor para elevar su
temperatura en cierta, cantidad.
Calores específicos de diferentes sustancias.
Sustancia Cal /g ºC Sustancia Cal /g ºC
Aluminio 0,212 Vidrio 0,199
Cobre 0,093 Arena 0,20
Hierro 0,113 Hielo 0,55
Mercurio 0,033 Agua 1,00
Plata 0,060 Alcohol 0,58
Latón 0,094 Lana de vidrio 0,00009
Agua de mar 0,945 Aire 0,0000053
CalorimetríaLa calorimetría, como su nombre, lo indica, significa medir el calor. El principio básico de la
calorimetría es la conservación de la energía. Si un cuerpo caliente y un cuerpo frío se ponen en
contacto térmico, con el tiempo alcanzaran el equilibrio térmico a la misma temperatura debido a la
transferencia o "flujo" de calor. Si no se intercambia calor con los alrededores (elsistema es aislado),
tenemos que
Calor perdido = Calor ganado
(por el cuerpo caliente) (por el cuerpo frío)
Las mediciones de las cantidades de calor transferido de una sustancia, u otra se efect úan en
aparatos especialmente diseñados, llamados calorímetros. Un tipo común de calorímetro empleado
en el laboratorio de física se observa en la figura. Se trata básicamente de un recipienteaislado
donde se lleva a cabo la transferencia de calor y se pu ede medir la temperatura. Sin embargo, aún sí
el aislamiento del calorímetro es satisfactorio, calentará y enfriará respec tivamente en el curso de las
operaciones de equilibrio de calor.
Un calorímetro
El equivalente en agua de un calorímetro es la cantidad de agua con la cual podemos reemplazar el
vaso medidor, el...