Fisika

INTRODUCCION.

El calor desprendido o absorbido por las reacciones químicas o los procesos físicos (cabios de fase, procesos de dilución, calentamiento, etc.) puede ser determinado mediante una técnica denominada calorimetría. En la presente clase, se utiliza dicha técnica para medir el calor desprendido por una muestra de una sustancia metálica ,cuando esta sufre un proceso de enfriamiento.Se hará uso de algunas definiciones que conviene recordar. La capacidad calorífica de un cuerpo, C, es la cantidad de calor que se le debe suministrar para aumentar su temperatura en un grado (centígrado, °c, ó kelvin, K).
C= q / T
Por ejemplo, quela capacidad calorífica de determinado cuerpo sea 2000 cal/grado significa que que para aumentar su temperaturaen 1 grado debe suministrarle 2000 cal.
Para sustancias puras se define dos magnitudes relacionadas: la capacidad calorífica molar (capacidad calorífica por mol de sustancia) y el calor especifico (capacidad calorífica por gramo de sustancia).
Capacidad calorífica molar, Cp, es la cantidad de calor que hay que suministrar a un mol de sustancia para elevar su temperatura en un grado (cuando elcalentamiento se realiza a presión constante, condición que origina el subíndice "p").por lo tanto:
Cp= q/ n T ó Cp = C / n
donde n es el numero de moles de sustancias cuya capacidad calorífica es C.
Calor especifico, Ce, es la cantidad de calor que hay que suministrar a un gramo de sustancia para elevar su temperatura en un grado. En consecuencia:Ce = q / m T ó Ce = c/ m
donde m es la masa de sustancia cuya capacidad calorífica es C.

Es importante observar que Cp y Ce son propiedades intensivas: no dependen de la cantidad de sustancia. En cambio C es una propiedad extensiva, depende de la masa de sustancia (es proporcional a ella). Así por ejemplo, en una tabla o manual podemos encontrar elvalor del calor especifico del agua liquida (= 1cal / gramo) o de su capacidad calorífica molar (= 18 cal /grado mol) ambas son propiedades, características, del agua liquida. Sin embargo, la pregunta "¿cual es la capacidad calorífica del agua liquida?", no tiene respuesta. Para contestarla, es necesario saber además de que cantidad de agua liquida se esta hablando. Así por ejemplo, la capacidadcalorífica de 5 moles de agua liquida es 18 * 5 cal/ grado y la de 10 moles es 18 * 10 cal/ grado.
En el experimento que se realiza en esta clase, se determina la capacidad calorífica de una muestra de un metal. Para ello se coloca la muestra a una cierta temperatura (que es el sistema en estudio), por ejemplo a 100°c, en un recipiente aislado que contiene una cierta cantidad de agua a otratemperatura, por ejemplo, 25°c .El recipiente, el agua que contiene, el termómetro que se utiliza para la temperatura y la varilla empleada para agitar, constituye un dispositivo llamado calorímetro y que es el ambiente con el cual el sistema intercambia calor.
Al ponerse en contacto el sistema con el ambiente, la temperatura del primero disminuirá mientras que la del segundo aumentara, hasta alcanzarambos la misma temperatura, por ejomplo, 30°c, El sistema ha cedido energía (en la forma de calor) al ambiente. de acuerdo al primer principio de la termo dinámica, la energía que perdió el sistema ( ya que su temperatura disminuyó), debe ser igual a la energía que gano el ambiente (cuya temperatura aumentó). Por lo tanto:
Ccalorimetro *Tcalorimetro = -Cmuestra*Tmuestra

Sustituyendo por los valores de temperatura señalada mas arriba se tiene:
Ccaloriametro (30 - 25) = - (30 - 100)
Esta ecuación permite calcular Cmuestra, siempre que se conozca Ccalorimetro. De lo contrario se tendrían dos incógnitas y una única acción que la relaciona, es por ello que se debe realizar otro experimento independiente a fin de...