Trabajo Práctico EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORIMETRO

Departamento de Materias Básicas
Unidad Docente Básica de Física
CÁTEDRA DE FÍSICA II
Ministerio de Educación
Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Rosario
Trabajo Práctico
DETERMINACIÓN
DEL
EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORIMETRO
Introducción Teórica:
Se busca encontrar el equivalente en agua del calorímetro como experiencia
previa a la determinación del calor específico de distintos materiales, en el
trabajo práctico siguiente.
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
|
o bien ⇒
∑
cantidad de calor intercambiada por el elemento
0
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”. Es válida para ambos casos la
ecuación:
Ing. Sandra Silvester e Ing. Rubén Sarges Guerra
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.
.
siendo:
masa del elemento i, en
Kg
calor específico del elemento
en
/
.
/
.
i (capacidad calorífica específica)
temperatura final e inicial del elemento
i , en
o
K
Recordar que 1 °C = 1 K y por ello Δt [°C] = Δt [K]
Si el intercambio de calor se efectuara solamente entre dos masas de agua,
tendríamos:
·
·∆
·
·∆
0
(el signo lo da Δt)
Pero el calorímetro, el termómetro, el agitador, etc., absorben calor. Para
simplificar la operación de hallar las masas y los calores específicos (a veces
de cada elemento, se calcula el Equivalente en Agua del
desconocidos)
Calorímetro, que no es otra cosa que una masa de agua hipotética que
intercambiará la misma cantidad de calor que dichos elementos.
Para ello se vierte en el calorímetro una masa
luego se mide la temperatura
de agua, se deja estabilizar y
.
Se calienta (en otro recipiente) una masa
de agua y se le mide su temperatura
. A continuación se vierte rápidamente esta masa de agua caliente en el
calorímetro, tapando éste inmediatamente.
Finalmente, se lee la temperatura de equilibrio
.
Luego:
t
m . c
Σ
.
í
t
Σ
t
.
ó
0
t
.
.
.
.
Ing. Sandra Silvester e Ing. Rubén Sarges Guerra
0
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⇒
kg
(t2 >tf >t1)
Materiales:
• Calorímetro de 400 cm3 de capacidad
termómetro
• 2 termocuplas tipo “K”
agitador
(con su respectivo equipo de lectura)
• Probeta graduada hasta 200 cm3
(1 cm3 agua ⇒ 1 g agua)
pared
adiabática
• Cronómetro digital o analógico
agua
• Agitador
vasija
metálica
• Balanza de 2 platillos
• Agua fría
CALORÍMETRO
• Agua caliente (calentador eléctrico)
Procedimiento:
1. Introducir en el calorímetro una masa de agua a una temperatura
inferior a la ambiente, con
m1 entre 100 y 200 cm3
(previamente medida
en la probeta graduada).
2. Iniciar la lectura de la temperatura cada 10 segundos hasta que se
estabilice en t1. Continuamente agitar el agua.
3. Introducir en el calorímetro entre 100 y 200 cm3 de agua
temperatura
t2
m2 a una
superior a 60 ºC, previamente medida con otra
termocupla. Esto debe hacerse rápidamente.
4. Continuar la lectura de la temperatura cada 10 segundos hasta que se
estabilice en tf , siempre agitando el agua.
Es conveniente que las dos masas sean similares (una masa muy grande va a
predominar con su temperatura y ∆t será muy pequeño). También es importante
ocupar el volumen del calorímetro lo máximo posible.
Ing. Sandra Silvester e Ing. Rubén Sarges Guerra
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Cuadro de valores:
Medición
m1
m2
t1
t2
E
nº
g
g
ºC
ºC
g
1
2
3
Ing. Sandra Silvester e Ing. Rubén Sarges Guerra
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