CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

Introducción

El calorímetro es un recipiente construido de tal forma que impide la conducción de calor. En la mayoría de los casos suele tener dobles paredes entre las que se ha hecho el vacío o Lleva un material aislante térmico, que impide o minimiza la conducción de calor, y por ello Conserva muy bien la temperatura de los cuerpos que se encuentran dentro. En su tapadera llevan dos orificios, uno para introducir el termómetro y el otro para el agitador.

De igual manera este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor especifico de un sólido a través de un proceso único ya establecido arbitrariamente donde se llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes conceptos termodinámicos que previamente se deben tener para su correcta realización y un buen cálculo de los calores específicos a determinar.

Introduction

the calorimeter is a container constructed in such a way that prevents the conduction of heat. In most cases this will have double walls between which has been evacuated orTake a thermal insulating material that prevents or minimizes the heat conduction, and thereforeKeeps very well the temperature of the bodies found inside. In his cover are two holes, one for entering the thermometer and the other for the agitator.

Similarly, the lab report will guide the way to find the specific heat of a solid through a unique process which arbitrarily established and conducted diversity of events involving the various thermodynamic concepts previously should have for its proper performance and a good estimate of the specific heats to be determined.

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Objetivo general

Determinar experimentalmente el calor específico de un sólido y a su vez encontrar el equivalente en agua del calorímetro como experiencia previa a la determinación del calor específico de distintos materiales.

Objetivos específicos

Aplicar la Ley de equilibrio Térmico a sistemas termodinámicos

Aplicar la conservación de la energía en sistemas con transferencia de calor.

Reconocer el calor como una forma de energía

Calcular el calor Especifico para varios sólidos

Afianzaremos los conceptos de calor, temperatura, calor especifico, capacidad calorífica

Determinar la capacidad calorífica de un calorímetro.

Comprobar la influencia del recipiente en los intercambios caloríficos entre cuerpos contenidos en él.

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Equivalente en agua de un calorímetro.

El producto de la masa del calorímetro por su calor específico, es su capacidad calorífica, que denominaremos K. Como el calor especifico del agua es 1cal/ ºC gr, esto equivale a considerar Una masa de K gramos de agua, que absorbería (o cedería) la misma cantidad de calor que el Calorímetro, para la misma variación de temperatura. Por eso a K se le llama equivalente en agua del calorímetro. El valor de K se refiere tanto al recipiente como a sus accesorios; el termómetro y el agitador. Si dentro del calorímetro tenemos una masa de agua M1 a la temperatura T1, y la mezclamos con otra masa de agua M2 a la temperatura T2, una vez alcanzado el equilibrio térmico, el conjunto se encontrará a la temperatura de equilibrio T. Si K es el equivalente en agua del calorímetro y T2 < T < T1.El calorímetro de mezclas está compuesto por un recipiente metálico aislado térmicamente del exterior. Su superficie externa tiene un pulido muy brillante(una superficie muy reflectante es muy mala emisora) y está colocado dentro de otro recipiente impermeable al calor (paredes adiabáticas). Está provisto de un agitador y un termómetro. Nosotros emplearemos un termo de alimentos de boca ancha, el cual cumple con excelente eficiencia las funciones del calorímetro. Como termómetro emplearemos una termocupla tipo “K”. Los métodos calorimétricos se fundan en:

Principio de conservación de la energía: “Cuando dos cuerpos se ponen en contacto en un sistema aislado del exterior

(proceso adiabático), la cantidad de calor que pierde uno es igual a la cantidad de calor que gana el otro”. donde cantidad de calor intercambiada por el elemento i con los otros elementos del calorímetro, en kJ.

Principio de las transformaciones inversas: “La cantidad de calor que hay que suministrarle a un cuerpo para que aumente su temperatura un cierto ∆t, es igual a la cantidad de calor que debería perder para disminuir la misma temperatura”.

Calor especifico de un solido

Se define como calor específico al calor, por unidad de masa, necesario para incrementar la temperatura de un cuerpo un grado centígrado. En el caso de los sólidos y líquidos los datos que se manejan son los de cp, ya que las medidas de cv engendran presiones tan considerables que son prácticamente imposibles de realizar. Las medidas experimentales de los calores específicos pueden realizarse por varios procedimientos. En esta práctica vamos a utilizar el método de las mezclas. La descripción del proceso que tiene lugar es la siguiente: Se introduce en un sistema adiabático (calorímetro) una cantidad de agua de masa M a temperatura ambiente. Una vez alcanzado el equilibrio térmico, el calorímetro y el agua estarán a la misma temperatura T0. Si en ese momento, introducimos en el sistema una muestra del sólido a estudiar, de masa m y calor específico c, a una temperatura T1, el sistema constituido por el agua, el calorímetro y la muestra evolucionará hacia un estado de equilibrio térmico a la temperatura T2

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Procedimiento y montaje

Determinación del equivalente en agua del calorímetro.

Se ponen M gramos de agua en el calorímetro, se agita, y después de un poco de tiempo, se mide su temperaturaT0. A continuación, se vierten m gramos de agua a la temperatura T. Se agita la mezcla y después de un poco de tiempo, se mide la temperatura de equilibrio Te.

Como el calorímetro es un sistema adiabáticamente aislado tendremos que

(M+k)(Te-T0)+m(Te-T)=0

Determinación del calor especifico del solido

1. Se pesa con una balanza una pieza de material sólido de calor específico c desconocido, resultando m su masa. Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la temperatura T.

2. Se ponen M gramos de agua en el calorímetro, se agita y después de poco de tiempo, se mide su temperatura T0.

3. Se deposita rápidamente la pieza de sólido en el calorímetro. Se agita, y después de un cierto tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio Te.

Se apuntan los datos y se despeja c de la fórmula que hemos deducido en el primer apartado.

La experiencia real se debe hacer con mucho cuidado, para que la medida del calor específico sea suficientemente precisa.  Tenemos que tener en cuenta el intercambio de calor entre el calorímetro y la atmósfera que viene expresado por la denominada ley del enfriamiento de Newton.

 

BIBLIOGRAFIA

• Koshkin, Manual de Física Elemental. Ed. Mir 1975. pág. 36, 74-75, 85-86 • Tena, Ballester (2002): Guión de prácticas, Técnicas experimentales en Física General • Tipler-Mosca, 5ª Ed 2005.; Reverté; pág. 520 y Apéndice

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• http://www.engineeringtoolbox.com/specific-heat-metals-d_152.html • http://es.wikipedia.org/wiki/Calor_espec%C3%ADfico • http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/transporte/conduccion/conduccion.htm • http://www.salonhogar.com/ciencias/fisica/calor/calorespecifico.htm • http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_3/2_3_6.htm

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