Quimica

Universidad Autónoma de Occidente Facultad de Ciencias Básicas Departamento de Física

Determinación del Calor Específico del Calorímetro
Objetivo • Determinar el calor específico del calorímetro usando el agua como la sustancia cuyo calor específico es conocido.

Motivación1, 2, 3 La termodinámica es la ciencia que estudia la energía y sus transformaciones, así como la relación entre estastransformaciones y las propiedades de la materia. La termodinámica depende totalmente de la observación y de las mediciones experimentales. Los datos obtenidos en estos ensayos tuvieron un papel crucial en la formulación final de las leyes de la termodinámica, y sus aplicaciones las vemos actualmente en: motores de autos, refrigeradores, procesos bioquímicos y la estructura de las estrellas. Elcalor es energía que se transfiere entre dos sustancias debido a una diferencia de temperaturas. Exceptuando los cambios de estado, siempre que un cuerpo intercambia calor con su entorno la temperatura del cuerpo varía. Se ha observado que la cantidad de calor Q necesaria para elevar la temperatura de una masa m de cierto material de T1 a T2 es aproximadamente proporcional al cambio de temperatura∆T = T2 − T1 y a la masa m de material. La cantidad de calor requerida también depende de la naturaleza del material. Agrupando todas estas relaciones, se tiene:

Q = m c ∆T

(1)

donde c es una cantidad denominada calor específico, diferente para cada sustancia. Si se toma el agua como sustancia de referencia, podrá conocerse el calor específico de otro material, al colocarlos en contactotérmico. La medición precisa de calores específicos requiere de gran habilidad experimental. En calorimetría se utiliza el calorímetro para aislar térmicamente del entorno los materiales que serán puestos en contacto térmico. Partiendo de un análisis de las transferencias de energía en forma de calor que se presentan dentro del calorímetro, midiendo para ello masas y cambios de temperatura, podremosdeterminar el calor específico de un material. Parece sencillo, pero se requiere gran cuidado para evitar o compensar una transferencia de calor no deseada entre la muestra y su entorno. En esta práctica estableceremos la relación de equilibrio térmico entre las sustancias empleadas en un experimento de calorimetría para determinar el calor específico del material del que está hecho el vaso interiordel calorímetro.. Preinforme
Para la realización de esta práctica es imprescindible que tenga un conocimiento básico sobre algunos aspectos. El instructor evaluará este conocimiento solicitando un pre-informe (individual o grupal) o a través de una prueba corta antes de iniciar la sesión de laboratorio.

1. Si una masa m h de agua a una temperatura Th es introducida en un recipiente dealuminio de masa mAl , que contiene una masa mc de agua a una temperatura Tc , donde Th > Tc , ¿cuál será la temperatura de equilibrio del sistema? 2. Un calorímetro de aluminio con masa de 110 g contiene 250 g de agua. El calorímetro y el agua están en equilibrio térmico a 10,0 °C. Un bloque de material desconocido es puesto dentro del agua; la masa del bloque es

Lynn D. Russell, George A. Adebiyi.Termodinámica Clásica. Addison Wesley, México, 2000. Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria con Física Moderna, volumen 1. Undécima edición, Pearson Educación, México, 2005. 3 Paul A. Tipler, Gene Mosca. Física para la Ciencia y la Tecnología, volumen 1. Reverté, Barcelona, 2005.
2

1

Determinación del Calor Específico del CalorímetroProfesores: Gladis Miriam Aparicio, Alexander Osorio Caicedo y Mónica María Rico C.

Universidad Autónoma de Occidente Facultad de Ciencias Básicas Departamento de Física

de 190 g y su temperatura antes de entrar al agua era de 93,0 °C. El sistema se estabiliza a una temperatura final de 15,0 °C; determine el material del bloque a partir de su calor específico. Equipo Requerido • • • • •...