1. praktika

Kalorimetria

KALORIMETRIA

Praktika honek hiru atal dauzka: Lehenengo zatian, tenperatura ezberdinetan zeuden bi ur kantitateren arteko ur baliokidea, μ, kalkulatu behar genuen. Bigarren zatian, aleazio metaliko baten bero espezifikoa kalkulatu beharra genuen. Eta azkenik praktikak egiterakoan suerta zitezkeen erroreak aztertu behar genituen.

1.-KALORIMETRIAREN UR BALIOKIDEA

1.1.- Sarrera

Praktika hau burutzeko, txorrotatik hartutako 100 gr ur kalorimetroan ipini eta honen tenperatura jaso genuen ( T1 ).Ondoren, 200 gr ur pyrex ontzi batean sartu eta erresistentzia elektriko baten bidez 90ºC ingurura berotu genuen ( T2 ). Hau berotutakoan kalorimetroan isuri eta tenperatura ezberdinetara dauden bi ur kantitateak nahastu, kalorimetroa itxi eta nahastearen tenperatura berria behatu genuen ( T3 ). Hau guztia hiru bider, modu honetara egin daitezkeen erroreak errazago ikus daitezke.

1.2.- Taulak eta garapena

Aurretik azaldu bezala, hiru tenperatura ezberdin lortu genituen saikuntza bakoitzean:

Ondoren hiru saiakeratan lortutako emaitzekin ur baliokidearen balioak lortu genituen eta bataz bestekoa ere (saiakeren ordena goikoaren berdina da):

Emaitza hauek lortzeko honako formula erabili genuen:

m1 · c1 · ( T2 - T3 ) = ( m2 + μ ) · c2 · ( T3 - T1 )

c1 eta c2 -k solidoen bero espezifikoa adierazten duenez eta kasu honetan solidorik ez dagoenez, bere balioa 1 da; Eta m1 eta m2 -ren balioak berotutako uraren masa eta txorrotatik hartutako uraren masak badira, honela geratuko zaigu aurreko formula:

200 · 1 · ( T2 - T3 ) = ( 100 + μ ) · 1 · ( T3 - T1 )

↓

200 · ( T2 - T3 ) = ( 100 + μ ) · ( T3 - T1 )

↓

μ = [ 200 · ( T2 - T3 ) / ( T3 - T1 )] - 100 (cal/ºC)

Azkenik formula hau garatuz eta T1 , T2 , T3 -ren balioak ordezkatuz, saiakuntza bakoitzeko μ kalkula daiteke.

1.3.- Ondorioak

Ur baiokideak kalkulatzerakoan, kalorimetroak akumulatzen edo mantentzen duen beroarengatik, erraz ikus daiteke saiakuntzak aurrera doazen moduan μ-ren balioak behera egiten duela eta aldi berean kalorimetroan dagoen uraren balioa, T1 , goruntz doala, kalorimetroak jaso duen hozketa txarrarengatik batez ere.

Tauletan ere argi ikus daiteke bukaerako tenperatura ( T3 ) ez dela beste bi tenperaturen bataz bestekoa, berotzen den uraren masa bestearena baino handiagoa delako, horregatik ur bero gehiago dago hotza baino.

Praktikak ur beroaren tenperatura 90ºC-tara jartzeko zioen, baina hau lortzeko izandako zailtasunengatik, inguraketa bat ipini behar izan genuen; hala ere, inguraketa hau nahiko ona izan da, 2ºC-ko gora-behera izan baitu.

Erroreak asko dira, horregatik praktika honen azken atalean hauek zeintzuk diren eta nola gutxitu daitezkeen azaltzen da.

2.- ALEAZIO METALIKOAREN BERO ESPEZIFIKOA

2.1.- Sarrera

Bigarren eta ataleko azken praktika honetan aleazio metaliko ( bere masa 270gr-takoa zen ) baten bero espezifikoa kalkulatu behar genuen. Hau burutzeko, aurreko praktikaren antzera, ura berotu genuen ( 150gr ) 90ºC-ra gutxi gora behera eta guztia kalorimetrora isuri ondoren, berriz ere tenperatura neurtu genuen ( honi T1 deitu diogu ). Beste alde batetik, solidoa ur hotzean ( iturritik heldu dena ) sartu eta tenperatura ( T2 deituko duguna eta solidoaren hasierako tenperatura zein den adieraziko diguna ) orekatu arte utzi behar genuen. Hau gertatzean, solidoa kalorimetroaren ur beroan murgildu eta tenperatura orekara iristean T3 neurtuko genuen.

2.2.- Taulak eta garapena

Aurretik azaldu bezala, hiru tenperatura ezberdin lortu genituen saiakuntza bakoitzean:

Ondoren bi saiakeratan lortutako emaitzekin bero espezifikoaren balioak lortu genituen eta bataz bestekoa ere (saiakeren ordena goikoaren berdina da):

(taula hurrengo orrialdean)

...

c lortzeko honako pauso hauek jarraitu dira:

Dakigunez, gorputz baten bero espezifikoa, c, gorputz horren masa unitate batek duen bero ahalmena da:

c = C / m [cal/(ºC·gr)]

↓

(jakinik) C=Q/( T3 - T2 ) C→bero-ahalmena (cal/ºC)

eta Q→bero kantitatea (cal)

↓

c = Q / [m · ( T3 - T2 )] [cal/(ºC·gr)]

↓

c = ( m1 + mu ) · c1 ·( T1 - T3 ) / [ m2 · ( T3 - T2 ) ] [cal/(ºC·gr)]

Modu honetan, datuak ordezkatu besterik ez genuen egin behar izan eta lehen azaldutako balioak lortzera iritsi ginen.

2.3.- Ondorioak

Bero espezifikoa kalkulatzerako garaian, hasiera batean neurketa ezberdinak egin behar ziren, aurreko praktikaren antzera; horregatik, ur beroaren tenperatura 90ºC-tara jartzeko dioen, hau lortzeko izandako errore ezberdinengatik eta eginiko akatsengatik, inguraketa bat ipini behar izan dugu, eskatutakoa baino tenperatura txikiagoa ipini da. Hala ere, kalkuluak egiterako garaian, bataz besteko batekin lan egin da (83,5ºC) datu orokorrak kalkulatu behar zirenean.

c-ren balioa lortzerakoan, tauletan ikus daiteke saiakuntzak aurrera doazen moduan bero espezifikoaren balioak behera egiten duela ( 0,06 [cal/(ºC·gr)] jeisten da aproba batetik bestera) aldi berean kalorimetroan dagoen uraren balioa, T1 , gradu bat behera egin duela nabaritzen da, honek jasan duen hozketa egokia izan dela adierazten digu. Hala ere, erroreak asko dira, datorren orrialdean hauek zeintzuk diren eta nola gutxitu edo ekidin daitezkeen aztertuko dugu.

3.- ERROREAK.

Aurretik aipatu bezala, eginiko erroreak asko izan dira, hona emen garrantzitsuenak eta hauek nola ekidin daitezkeen kalkulu zehatzago batzuk lortzeko:

Neurketak ez dira guztiz zehatzak, hots, guk ez ditugu gauzak behar bezala egiten eta neurgailuek errore minimo batzuk izaten dituzte, horregatik hauek erabili aurretik beraien zehaztasuna zein den aztertu behar da eta gure aldetik atentzio handiago bat ipini behar dugu.

Kalorimetroak saiakuntza batetik bestera beroa (guztia ez, noski) mantentzen du eta hau ez bada behar bezala hozten, erroreak gerta daitezke, horregatik praktika bat hasi aurretik kalorimetroa erabilia dagoen ikusi behar da, honela bi aukera egin ditzakegu, hau denbora luzean hozten ipini edo beste kalorimetro bat erabili.

Kalorimetroaren antzera, solidoarekin edo aleazio metalikoarekin berdina gertatzen da, honek beroa akumulatu egiten du eta behar bezala ez bada hozten, ondorengo neurketetan erroreak egongo direla ziurtatu daiteke. Kasu honetan aleazioa ezin da beste batengatik edozein moduan aldatu, konposizioak ezberdinak izan daitezke eta.

Ur beroa pyrex ontzitik kalorimetrora isurtzean, ezin da astirik galdu, aldaketa hori gertatzen den bitartean erresistentzia kendu baitugu eta ura bitarte horretan hoztu egiten baita. Berdina gertatzen da kalorimetroaren estalkia ipintzean. Beraz pausu hau burutzean derrigorrez, guk dauzkagun tresnekin, erroreak gertatuko dira. Horregatik, errorea arbuiatu ezinik, txikiagotu beharrean gaude, eta hau lortzeko ahalik eta azkarren ibili beharra dago.

Solidoaren eta kalorimetroaren antzera, pyrex ontziak ere beroa mantendu egiten du, horrela beroketa azkarrago egiten da eta kristalak gordetzen duen bero horrek, erresistentzia elektrikoa kentzean tenperatura apur batean konstante mantentzea lortzen du, hala ere, ezin da datu c honekin gauza handirik lortu.

Azkenik, eta atal hau luzeegia ez egitearren, iturritik hartutako uraren tenperatura aldaketak ere kontutan hartu behar dira; Denok dakigunez, iturria denbora batez irekia edukiz gero, ura hotzagoa irteten da, eta guk ireki aurretik beste norbait ur beroarekin ibili bada, guk ura hartzean normalean baino tenperatura altuagoa duela ikusiko dugu. Urarekin jarraituz, guk kalkuluak egiterakoan ura H20 moduan zegoela suposatu dugu, baina ur destilatua ez da komuneko iturritik irteten, beraz, daukan ez-purutasuna ere kontutan hartzekoa da kalkuluak egiterakoan.