Practica VIII

CALORIMETRÍA

Fundamento teórico.

La cantidad de calor que absorbe o cede un cuerpo que se pone en contacto con otro a diferente temperatura es proporcional a la masa de áquel, m, y a la variación de la temperatura que experimenta, DT

Q=cmDT

siendo c una constante de proporcionalidad denominada calor especifico, que depende de la naturaleza de dicho cuerpo.

Se define calor especifico de un cuerpo como la cantidad de calor necesaria para incrementar un grado la temperatura de 1 Kg del mismo.

Un método práctico para la determinación de calores especificos de sólidos y líquidos es el de las mezclas, que se realiza mediante un calorímetro y que consiste en que si mezclamos dos sistemas a diferente temperatura en un medio adiabático, la variación total de calor debe ser nula:

DQ=Q1+Q2 = 0 --> m1c1DT1+m2c2 DT2

Generalmente uno de los cuerpos es agua, de masa ma, calor especifico ca y temperatura inicial Ta. El otro, el cuerpo problema de masa m, calor especifico c y temperatura inicial T.

Por otro lado, el calorímetro con todos sus elementos interiores absorbe una cantidad de calor que influye, necesariamente, en los balances. Para eliminar esta influencia se introduce el término denominado equivalente de agua del calorímetro, K, y que se define como la masa de agua que habria que añadir al sistema para que tuviera exactamente la misma influencia sobre el desarrollo de los intercambios caloríficos que ocurren en el interior del calorímetro, que la tienen dichos elementos. Por tanto , K se sumará a la masa de agua correspondiente. Teniendo en cuenta todo esto, la expresión anterior puede ponerse, llamando Tf a la temperatura final de equilibrio:

c = - ( ma + K )ca ( Tf - Ta )

m ( Tf - T )

Expresión que nos permite hallar calores específicos de sólidos y líquidos.

El calculo de K se realiza mezclando dos masas de agua m1 y m2, a diferente temperatura, T1 y T2. El sistema alcanza una temperatura final de equilibrio, T3. Aplicando la expresión anterior:

K = - m2 ( T3 - T2 ) - m1

T3 - T1

Realización

Calculo del equivalente en agua del calorímetro.

Para realizar estos cálculos taramos la probeta e introducimos en ella unos 200 cm3 de agua y luego la pesamos. Echamos el agua en el calorímetro y agitamos, y al cabo de tres minutos tomamos la temperatura.

Después calentamos en un vaso de precipitados unos 150 g de agua hasta que llegue a los 50ºC y tomamos la temperatura una vez se haya estabilizado.

Después echamos el contenido del vaso de precipitados el el calorímetro, agitamos y medimos la temperatura.

Con todos estos datos podemos calcular K.

Calor especifico de sólidos.

Colocamos en el calorímetro unos 400 g de agua y medimos su temperatura.

En el vaso de precipitados calentamos agua hasta que hierva habiendo puesto en ella uno de los sólidos problema.

Introducimos el cuerpo en el calorímetro y agitamos durante unos 5 minutos y medimos la temperatura.

Con estos datos ya podemos calcular el calor especifico del cuerpo problema.

Resultados

• Equivalente del agua.

1º) T1 = 21'3 + 0'1 ºC

T2 = 50'0 + 0'1 ºC

T3 = 34'2 + 0'1 ºC > K = 110'386

m1 = 196'9 + 0'1 g

m2 = 150'0 + 0'1 g

2º) T1 = 22'7 + 0'1 ºC

T2 = 50'0 + 0'1 ºC

T3 = 34'2 + 0'1 ºC > K = 110'636

m1 = 196'9 + 0'1 g

m2 = 150'0 + 0'1 g

3º) T1 = 22'4 + 0'1 ºC

T2 = 50'0 + 0'1 ºC

T3 = 34'4 + 0'1 ºC > K = 110'517

m1 = 195'3 + 0'1 g

m2 = 150'0 + 0'1 g

K = 110'517 + 0'2%

• Calor específico de sólidos.

Pesa nº 1

mpesa= 30'10+0'01 g

ma = 400 + 1 g

1º) Ta = 22'6 + 0'1 ºC

Tf = 23'2 + 0'1 ºC > c = 0'133 cal/gºC

2º) Ta = 20'8 + 0'1 ºC

Tf = 21'4 + 0'1 ºC > c = 0'130 cal/gºC

3º) Ta = 23'7 + 0'1 ºC

Tf = 24'2 + 0'1 ºC > c = 0'112 cal/gºC

c = 0'125 + 16%1 cal/gºC

Pesa nº2

mpesa=29'50+0'01 g

ma= 400+1 g

1º) Ta=21'0+0'1 ºC

Tf=21'4+0'1 ºC > c=0'088 cal/gºC

2º) Ta=22'1+0'1 ºC

Tf=22'7+0'1 ºC > c=0'134 cal/gºC

3º) Ta=23'2+0'1 ºC

Tf=23'8+0'1 ºC > c=0'136 cal/gºC

c = 0'119+40% cal/gºC

El error de K es la dispersión ya que según el libro los errores son muy grandes y este aconseja colocar como error la dispersión.