Calorimetro

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA I
PRÁCTICA 2: Determinación de la capacidad calorífica de un líquido.

I. HABILIDADES A DESARROLLAR:Que el alumno sea capaz de trasladar a la práctica conceptos fundamentales de la termodinámica tales como calor específico, ya sea a presión o volumen constante, con el fin de determinar la capacidad calorífica de un líquido problema.Que maneje informacióntécnica en diferentes sistemas de unidades para presentar resultados que sean dimensionalmente homogéneos. II. INTRODUCCIÓN Y JUSTIFICACIÓN (Por equipo):La idea básica acerca del concepto de calor específico se bosqueja a continuación. Suponga que se desea calentar dos masas idénticas de materiales diferentes a fin de elevar su temperatura en la misma cantidad. En ambos casos, las cantidades de energíaque se requiere adicionar para lograr el objetivo planteado son diferentes. Por lo tanto, se infiere que las sustancias tienen diferente capacidad para almacenar energía que se traduzca en un cambio de temperatura. A dicha capacidad se le conoce como calor específico (energía específica).Entonces se puede decir que entre mayor sea el calor específico de una sustancia, más energía se requiere paraincrementar su temperatura.El calor específico se define como la energía requerida para elevar la temperatura de una masa unitaria de una sustancia en un grado. Este calor específico es una propiedad intensiva.De manera similar, se define a la capacidad calorífica como la energía requerida para elevar la temperatura de toda la extensión de una masa de una sustancia en un grado. Esta capacidad esuna propiedad extensiva.En Termodinámica se utilizan dos tipos de calores específicos: calor específico a presión constante (Cp) y el calor específico a volumen constante (Cv). El Cv es la energía necesaria para elevar la temperatura de una masa unitaria de una sustancia en un grado, cuando el volumen se mantiene constante.Cv=∂u∂Tv En esta ecuación, u es la energía interna.El Cp es la energíanecesaria para elevar la temperatura de una masa unitaria de una sustancia en un grado, cuando la presión se mantiene constante.Cp=∂h∂TPEn esta ecuación, h es la entalpía.Normalmente, las unidades en las que pueden estar expresados los calores específicos están dadas como kJ/kg.℃ o kJ/kg.K siendo las unidades idénticas, ya que, una variación de 1 °C es igual a una variación de 1 K. Los calores de Cpy Cv son idénticos en el caso de sustancias incompresibles (densidad constante: líquidos y sólidos) y se denotan simplemente como C.Para fines prácticos, el calor específico (capacidad calorífica específica) se determina a partir de la siguiente relación:cm=Q∆TDonde c es la capacidad calorífica específica, Q el calor absorbido por el sistema, m la masa de la sustancia en estudio y ∆T es lavariación de la temperatura. III. MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO DE SEGURIDAD A EMPLEAR: * 2 Vasos de precipitados de 100 mL. * 1 Vaso de precipitados de 250 mL. * 1 Probeta de 25 mL. * Parrilla eléctrica * Agua destilada * Balanza analítica. * 1 Pizeta. * Trozos de unicel (Poliestireno expandido EPS) suficientes como para rellenar un vaso de 20 mL y para elaborar una tapa. * Líquidoproblema (no flamable). * Tijeras. IV. DESARROLLO EXPERIMENTAL:Parte 1. Determinación de la capacidad calorífica del calorímetro 1. Arme el calorímetro. Se coloca el vaso de 100 mL dentro del vaso de 250 mL, debe quedar un espacio libre entre los dos vasos, el cual, se rellena con los trozos de unicel (ver figuras). Elabore la tapa del calorímetro, usando las tijeras, de tal forma que puedeajustarse a presión en la boca del vaso. Figuras 1, 2 y 3. Armado y montaje del calorímetro usado para determinar la capacidad calorífica. |
2. Destape el calorímetro y adicione 40 mL de agua destilada a temperatura ambiente, tape el calorímetro y permita que la lectura del termómetro se estabilice. Registre la temperatura como T1. 3. Calcule la masa del...