Termodinamica

Practica 11.-Calor absorbido o cedido por un cuerpo.
Objetivo
Determinar experimentalmente la temperatura de equilibrio de dos sustancias y el calor específico de las mismas.
Fundamentos
Si se supone que no hay pérdidas de calor, el calor cedido por un cuerpo a mayor temperatura debe ser igual al calor absorbido por un cuerpo que esté a menor temperatura. Si el procesocontinúa, los dos cuerpos alcanzarán la misma temperatura llegándose al equilibrio térmico y cesando el flujo de calor entre ambos.
Sea un cuerpo caliente de calor específico c1 y masa m1, que se encuentra a la temperatura T1. Si se pone en contacto con otro cuerpo más frío de calor específico c2, temperatura T2 y masa m2, y no hay pérdidas de calor; todo el calor cedido por el primero debe serigual al absorbido por el segundo. Si se les permite alcanzar el equilibrio térmico adoptan la temperatura de equilibrio Te.

Entonces se tiene:

Calor cedido por el cuerpo de mayor temperatura al pasar de T1 a Te:
Q = c1 x m1 x (T1 – Te) (1)

Calor absorbido por el cuerpo de menor temperatura al pasar de T2 a Te:
Q = c2 x m2 x (Te – T2) (2)

Dado que el calorcedido por el cuerpo más caliente es igual al calor absorbido por el cuerpo de menor temperatura:
c1 x m1 x (T1 – Te) = c2 x m2 x (Te – T2) (3)

La expresión (3) permite calcular la temperatura de equilibrio o el calor específico de alguno de los dos cuerpos.
Para el agua el valor del calor específico es 4.184 kJ/kg K

Material
* Un vaso térmico (termo)
* Una parrillaeléctrica
* Dos vasos de precipitados
* Guantes
* Termómetro infrarrojo
* Termómetro de mercurio
* Agua
* Alcohol

Desarrollo
Parte 1. Determinación de la temperatura de equilibrio:
1. En un vaso de precipitados caliente 150 ml de agua a 50 °C. Esta es la sustancia 1.
2. En otro vaso de precipitados vierta 150 ml de agua (a temperatura ambiente) y mida sutemperatura, registre dicho valor. Esta es la sustancia 2. Temperatura ambiente=24.8°C
3. Vierta las sustancias 1 y 2 en el vaso térmico y mida la temperatura de equilibrio de la mezcla. Regístrela. TE1=36.5°C , TE2=47.5°C
4. Repita los pasos A a C, pero ahora eleve la temperatura de la sustancia 1 hasta 75 °C .
5. Determine el valor teórico de la temperatura de equilibrio (Te) mediantela ecuación (3) para los dos casos anteriores y compare dichos valores con los obtenidos experimentalmente. ¿Fueron iguales los valores teórico y experimental?, explique los resultados obtenidos.
Cálculos:
Masa del vaso=103.45g
Masa del agua inicial=138.6g
Masa del agua final=135.48g

Temperatura de equilibrio teórica=37.255°C_________________________________________________________________________________________________________________________
T2=75°C
Masa del vaso=103.45g
Masa del agua 2=138.6g
Masa del agua 1=133.71g

Temperatura de equilibrio teórica=49.451°C

Parte 2. Determinación del calor específico de una sustancia:

1. Se determinará el calor específico del alcohol. En un vaso de precipitados caliente 150 ml de agua a 50 °C. Esta es la sustancia1.
2. En otro vaso de precipitados vierta 150 ml de alcohol etílico (a temperatura ambiente) y mida su temperatura, registre dicho valor. Esta es la sustancia 2. PRECAUCIÓN: El alcohol es un líquido inflamable evite que se derrame o calentarlo excesivamente. Temperatura ambiente del alcohol=24°C
3. Vierta las sustancias 1 y 2 en el vaso térmico y mida la temperatura de equilibrio de lamezcla. Regístrela.
4. Con la información obtenida anteriormente y sustituyendo valores en la ecuación (3) determine el valor del calor específico del alcohol etílico (c2). Compare dicho valor con el que se reporta en tablas para esta sustancia, ¿Cuál fue el porcentaje de error? Explique.
Masa del vaso=103.45g
Masa del alcohol inicial=116.43g
Masa del agua final=109.32g
Te1=45°C...