TP N° 6 CALORIMETRÍA
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Experimento físico de calorimetría...
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Objetivos del trabajo a) El equiv equivalente alente en agua agua de un un calorímetr calorímetro. o. b) El calo calorr especí específic fico o de un un metal metal.. c) El calor calor laten latente te de fusió fusión n del hiel hielo. o.
Materiales a utilizar
Calorímetro. Termómetro, o sensores de temperatura y P.C. gitador. !alan"a. gua destilada. #ielo. !arra de metal.
Teoría El calor es energía que se transfiere entre dos cuerpos en virtud, solamente, de su diferencia de temperatura. El
caloríme rímettro
de
las las
me"clas,
es
un
rec recipiente
de
paredes
adiab$ticas
%apro&imadamente), que tiene adem$s un termómetro y un agitador. Con 'l es posible medir intercambios de energía en forma de calor. (i me"clamos en el calorímetro agua caliente y agua fría, de acuerdo al PRINCIPIO DE
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA, para un proceso adiab$tico %sin intercambio de calor con el medio ambiente), se cumple que i= n
∑ Q i= 0 i= 1
Para Para este este caso caso,, es la ecua ecuació ción n calo calori rim't m'tri rica ca,, donde
Qi repr repres esen enta ta la cant cantid idad ad de calor lor
intercambiado por el elemento i del calorímetro.
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Santellan, Alan Urs
(i no hay cambios de fase y todos los elementos que intervinientes son sólidos o líquidos
Qi tiene la forma general, %si no hay elementos activos) y se producen variaciones de temperatura. Q i=mi∗ci∗( T f −T i )∗i
Siendo Qi: cantidad de calor intercambiada por el elemento i con los otros elementos del calorímetro en *+oule o *cal.
mi: masa del elemento i en *-g o *g. ci: capacidad calorífica específica media, llamada generalmente calor específico medio del elemento i entre las temperaturas Tf y Ti y e&presado en * / 0g1C o *cal / g1C.
(Tf - Ti) variación de temperatura del elemento i en el calorímetro, donde Tf es temperatura final del elemento i y Ti la temperatura inicial del elemento i, en *1C o *0 2ecordar que la relación entre las unidades de temperatura es 3 unidad celsius 4 3 unidad -elvin 3 * 1C 4 3 * 0
(i el intercambio de calor se efectuara sólo entre dos masas de agua tendríamos m 2∗c 2∗∆ T 2 + m1∗c1∗∆ T 1 =0
Pero el calorímetro, el termómetro y agitador, absorben calor. Para simplificar la operación de hallar las masas y sus calores específicos %muchas veces desconocidos) de cada elemento, se calcula el Equivalente en agua del calorímetro, que no es otra cosa que una masa de agua hipot'tica que intercambiar$ la misma cantidad de calor que dichos elementos. Para ello se vierte en el calorímetro una masa m1 de agua, se de+a estabili"ar y luego se mide la temperatura T1. (e calienta %en otro recipiente) una masa m de agua, y se le mide su temperatura T. cto seguido se vierte r$pidamente el contenido de esta masa de agua caliente en el calorímetro tapando este r$pidamente, y se lee la temperatura de equilibrio Tf , luego
(
E=−
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m2∗( T f −T 2 )
( T f −T )
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1
+ m1
)
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Procedimiento (e anotar$n las características de los instrumentos utili"ados indicando Principio de funcionamiento. 5agnitudes medidas. Escalas. (ensibilidad. 6abricante.
1 - Cálculo Del Equivalente En Aua Del Calorímetro! Para ello medimos cuidadosamente las dos masas de agua m1 y m en una balan"a. 7urante la e&periencia se tratar$ que los cambios de temperatura sean peque8os. Calcularemos el equivalente en agua del calorímetro tres veces y obtendremos su promedio. (i alg9n valor nos da muy diferente a los dem$s, se ignorar$.
(
E=−
m2∗( T f −T 2 )
( T f −T )
+ m1
1
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Cuadro de valores
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m1 $%&
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m' $%&
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:>=,< >:3,? >=:,@
mf $%& mc $%& T1 $#C& T $#C& Te $#C&
B= =? =A
E $%& 1*+ 1*, 1,*
m1 4 masa calorímetro termómetro m 4 m3 agua fría m' 4 m: agua caliente mf 4 m: D m3 %masa de agua fría) mc 4 m> D m: %masa de agua caliente) T1 4 temperatura agua fría T 4 temperatura agua caliente Te 4 temperatura en equilibrio ´ =16,46 E
Error bs ;,:: Error 2elat ;,;3>= TP N° 6
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Error 2elat 3,>= " - Determinaci#n Del Calor Es$ecí%co De &n Metal '(íquido )erde* Para ello colocamos en el calorímetro una masa m1 de agua, de+amos equilibrar la temperatura y medimos T1. Calentamos el metal en cuestión %por e+emplo un tro"o de hierro cuya masa mfe conocemos), a una temperatura T. Feneralmente se introduce la masa de hierro atada a un hilo muy delgado en un recipiente con agua y se hace hervir esta, para calentar el metal a unos 3;; *1C, se debe medir esta temperatura con un termómetro, ya que la temperatura de ebullición del agua depende de la presión atmosf'rica en el momento de reali"ar la e&periencia. Guego colocamos r$pidamente el metal dentro del calorímetro, tapamos 'ste, agitamos y medimos la temperatura T' de equilibrio. c fe =
−( m1 + E )∗c agua∗( T f −T 1 ) m fe∗( T f −T 2)
Cuadro de valores
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