Calor específico

Práctica 9
Calor específico
PRACTICA 9
CALOR
ESPECIFICO
OBJETO
Determinar calores específicos por el método de las mezclas.
MA TERIAL
Vaso calorimétrico. Termómetro. Probeta graduada. Cazo eléctrico hervidor de
líquidos.
FUNDAMENTO
Conceptos básicos:
Temperatura
(T) o nivel térmico: es una cierta medida de la energía cinética
media de las moléculas de un objeto.
Calor (O): energía que pasa de un cuerpo a otro debido a la diferencia de
temperaturas.
El calor que recibe un cuerpo aislado lo emplea en aumentar
su
energía interna, es decir, en subir la temperatura o en romper los enlaces en los
cambios de fase.
Calor
específico
(c): calor necesario
para elevar la temperatura
de la
unidad de masa de sustancia 1cC. El calor específico es una propiedad característica
de cada sustancia independiente de la masa.
Caloría:
es la cantidad
de calor necesaria
para aumentar,
a la presión
normal, la temperatura de un gramo de agua de 14,5 a 15,5 °C.
Cantidad
de calor
por
variación
de temperatura:
es el calor que
necesita un cuerpo de masa m y calor específico c para elevar su temperatura de ti a
tr
0= m c ( tr - ti )
Calor latente
de cambio
de fase (L): calor necesario para que la unidad
de masa cambie de fase (la temperatura permanece constante).
Cantidad
de calor
por, cambio
de fase:
es el calor que necesita
cuerpo de masa m y calor latente L para cambiar de fase. O=m.L
1
un
Práctica 9
Calor específico
Masa equivalente
en agua de un cuerpo (M): es la masa de agua que
requiere la misma cantidad de calor que un cuerpo para elevar su temperatura un
grado. Si c es el calor específico del cuerpo y m su masa:
M = m.c (gramos de
agua), ya que c(agua)=1 cal/gOC.
Ejemplo: Para calentar 1 litro (1000 gramos) de agua de 20 a 30°C se
necesitan Q= 1000.1 (30-20)=10.000 calorías, y se comprueba que hay que aportar
12.000 calor:as., por lo que dedt;cimos qu~ 2.000 calorías se F!mplea!1en calentar el
recipiente (con mr y Cr difíciles de calcular): Q'=mr.cr(30-20)=2.000 calorías, esto
indica que la masa equivalente en agua del recipiente es
M=mr.cr=200 g de
agua.
Principio
de mezclas: cuando se mezclan dos cuerpos que están a
diferentes temperaturas, el que la tiene más alta (t2) cede calor al que la posee mas
baja (t1) hasta quedar ambos a la misma temperatura final (tf). De este modo, el
calor que cede el cuerpo más caliente es igual al calor que absorbe el cuerpo más
frío. (Se conserva la energía cuando estos cuerpos están aislados).
m2 C2( t2 - tI) = m1 C1(tI - t1 )
Temperatura
de ebullición.
(1)
Esta temperatura (teb) depende de la presión
atmosférica. Hay que medir esta presión en el barómetro y calcular la teb a partir de
la tabla que correlaciona ambos valores:
P(mm Hg)
695
700
teb(:C)
97,5
97'7
705
710
97'9
98'1
715
98'3
720
98'5
725
98'7
730
98'9
735
99'1
740
99'2
REALIZACION
1. Determinar
la masa equivalente
en agua del calorímetro.
Como el vaso del calorímetro y el termómetro tienen masas que van a sufrir
cambios de tempertura, y tienen calores específicos difíciles de determinar, conviene
calcular globalmente su masa equivalente en agua M
-
Se pone
suavemente
agua fría
m
a, (de 100 a 200 g) en el calorímetro,
se agita
el vaso, se espera a que se alcance el equilibrio y se anota esta
temperatura (ti).
2
Práctica 9
Calor específico
- Se calienta
un cilindro de hierro de CFe = 0,12 cal/gOC en un cazo lleno de
agua hirviendo.
- Se pone el cilindro en el calorímetro, se agita suavemente el vaso durante
unos segundos.
Después se introduce el termómetro,
se espera hasta que se
alcance el equilibrio térmico y se anota la temperatura final (tt).
- Se ~plica la et;uación (1) Y se calcula 12 masa equivalente
en agua del
calorímetro y del termómetro (M).
( ma+ M ) ( tI - ti ) = mFecesp( teb- tI )
ma =
I
r'1edidas
j\1edidas
g
I
titi
mFe=
g
tI
¡tI
M
I
teb =
I
oC
M (media)
.
1
2
2. Determinar
el calor
específico
de dos cilindros
de metal.
Se procede siguiendo cada paso indicado en 1.
- Se pone agua fría ma en el calorímetro y se anota la temperatura (ti).
- Se calienta el metal a estudiar en el cazo con agua hirviendo (teb)
- Se mete el metal en el calorímetro
y se mide la temperatura final (t,).
- Se aplica el principio de las mezclas y se calcula el calor específico del
metal. después de medir la masa mm del cilindro utilizado
Cr",= (ma+M).(r¡-r¡)
111Il,(rt"b-r¡)
ma
=
g
Material
Aluminio
m(a)=
Latón
m(g)=
ti
teb =
oC
t,
c
1)
2)
1)
2)
3
c (medio)
Práctica 9
Calor específico
- Se calienta
un cilindro de hierro de CFe= 0,12 cal/gOC en un cazo lleno de
agua hirviendo.
- Se pone el cilindro en el calorímetro, se agita suavemente el vaso durante
unos segundos.
Después se introduce el termómetro,
se espera hasta que se
alcance el equilibrio térmico y se anota la temperatura final (tt).
- Se
eplica la ecuación (1} Y $e calcula le masa equivalente
calorímetro
y del termómetro
en agua del
(M).
( ma+ M ) ( tI - ti ) = mFe cesp ( teb - tI )
ma =
I
g
~1edidas
<media¡-j\1edidas
I
1
tit;
mFe=
g
:'tf
I
teb =
M
I
I
oC
.
M (media)
.
2
2. Determinar el calor específico de dos cilindros
de metal.
Se procede siguiendo cada paso indicado en 1.
- Se pone agua fría ma en el calorímetro y se anota la temperatura (ti).
- Se calienta el metal a estudiar en el cazo con agua hirviendo (teb)
- Se
mete el metal en el calorímetro
y se mide la temperatura
final (tf).
- Se aplica el principio de las mezclas y se calcula el calor específico del
metal. después de medir la masa mm del cilindro utilizado
Cr\P=
ma
=
g
Material
Aluminio
m(a)=
Latón
m(g)=
ti
(1I/{I+M).(tf-t;)
(
1/1,,1 tt'b-tf
teb =
)
oC
tI
c
1)
2)
1)
2)
3
c (medio)
Práctica 9
Calor específico
CUESTIONES
1.¿Para qué se halla la masa equivalente? ¿De qué valores depende? ¿Qué
cuidados hay que tener para obtener el menor error posible?
2.¿De qué depende el valor del calor específico?
¿Depende de la masa?
Explícalo a partir de su definición.
3. Distingue los conceptos de calor y temperatura.
4. Si a un trozo de hielo a -10OG le damos calor de forma continua .¿qué sucede
a su temperatura y a su energía interna en función del tiempo? Representa la
gráfica T =f(t) sabiendo que c(hielo)=c(vapor)=O,5 cal/goG, c(agua)=1 cal/goG,
L(fusión)=80cal/g y L(vaporización)=540
en cada una de las fases?
cal/g. ¿Gómo serán las pendientes
5. ¿Se cumple el principio de la conservación de la energía en el principio de las
mezclas?
6. Explica qué sucede en la olla a presión para que se cuezan antes los
alimentos.
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