Determinación del calor específico de un sólido

PRÁCTICAS DE CALORIMETRÍA
FÍSICA Y QUÍMICA 4º ESO
1ª 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
temperatura T0. 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 adibáticamente aislado tendremos que
(M+k) Ce( Te-T0) +m Ce(TeT)=0
Siendo k el equivalente en agua
del calorímetro
2ª DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN SÓLIDO
Objetivo
Se trata de determinar el calor específico de dos piezas metálicas, una de hierro y otra de aluminio y
comprobar que su valor es característico del material.
Material
Vaso de precipitados, termómetros hasta 110 ºC, calorímetro.
Base, aro, rejilla de amianto y mechero.
Dos piezas una de hierro y otra de aluminio e hilo.
Fundamento teórico
Cuando dos cuerpos a distinta temperatura se ponen en contacto se alcanza el equilibrio térmico
cediendo calor el cuerpo más caliente y ganando calor el cuerpo más frío. El calor ganado es igual al
calor cedido y la expresión que nos permite calcular la cantidad de calor en ambos casos es:
Q = m ceΔt siendo ce el calor específico del cuerpo.
Procedimiento
1. Pon en el calorímetro
aproximadamente 100 g de agua a
temperatura ambiente. Llama M a esta
cantidad de agua y anota la temperatura
que llamarás T0.
2. Toma la pieza de Al y determina su
masa que llamarás m.
3. Sumerge ahora la pieza de Al, que estará suspendida de un hilo, en un vaso de agua y calienta hasta
hervir durante unos minutos. Anota la temperatura a la que hierve el agua. Esta será la temperatura con
la que introducirás el prisma de aluminio den el calorímetro T0(Al)
4. Saca la pieza de Al con el hilo, introdúcela en el calorímetro y agita suavemente en su interior.
Anota la máxima temperatura que marca el termómetro del calorímetro y llámala Tf.
5. Ten en cuenta que el calor cedido más el calor ganado es cero
Qab + Qced = 0 ; M(agua) 4180 (Tf – T0) + mAl Ce(Al) (T0(Al) - Tf) = 0
El calor específico del agua es Ce = 4180 J/kg·K
Con esta ecuación puedes determinar el calor específico del aluminio
3ª ESTUDIO DE UNA GRAFICA DE ENFRIAMIENTO
A través de la gráfica de calentamiento o enfriamiento de una sustancia
podemos saber a qué temperatura se produce el cambio de estado.
El tramo de la curva que se mantiene horizontal nos indica el momento
en el que la temperatura se mantiene constante y la sustancia está
cambiando de estado.
Vamos a describir y analizar la gráfica de enfriamiento del naftaleno.
Para ello seguiremos el procedimiento que se describe a continuación:
1. Ponemos cierta cantidad de naftaleno en un tubo de ensayo grande.
2. Sujetando el tubo con una pinza de madera fundimos el naftaleno
pasando el tubo por encima del mechero.
3. Una vez que el naftaleno se ha fundido, introducimos un termómetro en el tubo de ensayo y
dejamos que el naftaleno se enfríe.
4. A continuación, realizamos una medición de la temperatura cada 20 segundos y recogemos los
resultados en una tabla tiempo-temperatura:
Temperaturas
Tiempo
Representa gráficamente la temperatura en función del tiempo.
Al finalizar el trabajo y para limpiar los tubos, vuélvelos a calentar hasta fundir su contenido y
vuélcalo rápidamente sobre un vidrio de reloj. Si te hubieran quedado restos de sólido en los tubos,
límpialos primero con agua caliente y luego con escobilla y detergente.
4ª CALIBRADO DE UN TERMÓMETRO.
Celsius, eligió como cero para su escala la temperatura del hielo
en contacto con agua. Las temperaturas inferiores, por lo tanto,
serán negativas.
Para marcar ese punto en el termómetro, lo introducimos en una
mezcla de agua y hielo y esperamos hasta que se estabilice la
posición del mercurio de la columna. Marcamos ese punto en el
vidrio como punto 0.
Calentamos agua en un Erlenmeyer cerrado con un tapón
bihoradado. Por un agujero del tapón sale un tubo y por él
vapor, por el otro introducimos el termómetro. Se inserta hasta
que el bulbo quede en un punto próximo a la superficie del
agua.
La columna de mercurio sube, pero cuando el agua empieza a
hervir se para y no sube más. Marcamos el vidrio en ese punto
como punto 100. Si la presión no es 1 atm la temperatura de
ebullición no será 100ºC. Dividimos la longitud del vidrio
entre 0 y 100 en 100 partes iguales. A cada división le
corresponde 1 grado centígrado.