INSTITUTO DE ENSEÑANZA SUPERIOR SIMÓN BOLÍVAR
· PROFESORADO: Física de 3 año.
· CÁTEDRA: Trabajo Experimental de las Ciencias Naturales
· PRACTICA DE LABORATORIO Nº DOS
Ø Calorimetría “ Método de las Mezclas”
· PROFESOR: Diego Alejandro Menoyo
· INTEGRANTES:
ü Salazar, Daniel
ü Stocco, Bruno
ü Urzagaste, Pedro
RESUMEN:
En el siguiente practico de laboratorio referido al tema de calorimetría, utlizaremos el método de las mezclas. Posteriormente suministraremos calor a una sustancia para obtener el calor específico del mismo.
INTRODUCCIÓN:
Esta experiencia de laboratorio se realiza para afianzar los conocimientos teóricos de calorimetría adquiridos en la anterior unidad.Utilizartemos el método de las mezclas para determinar el calor específico de una sustancia. Realizaremos el cálculo del equivalente en agua del calorímetro para a posterior ingresar una sustancia al sistema, obtener datos que nos permitan identificar el material por intermedio del calor específico.
OBJETIVOS:
Ø Utilizar el método de las mezclas para determinar el equivalente en agua.
Ø Determinar el calor específico de una sustancia.
Ø Realizar mediciones con el instrumental requerido.
MARCO TEORICO
Si ingresamos una cuchara fría en una taza con café caliente, la cuchara se calienta y el café se enfría para establecer el equilibrio térmico. La interacción que causa estos cambios de temperatura es básicamente una transferencia de energía de una sustancia a otra. La transferencia de energía que se da exclusivamente por una diferencia de temperatura se denomina flujo de calor o transferencia de calor, en tanto que la energía así transferida se llama calor.
La caloría (cal) se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 gr de agua de 14.5 °C a 15.5 °C. También se usa la kilocaloría (Kcal), las calorías de valor alimentario son en realidad kilocalorías.
Si calentamos agua para hacer té, necesitamos el doble de calor para dos tazas que para una, si el intervalo de temperatura es el mismo. La cantidad de calor requerida también depende de la naturaleza del material donde c es una cantidad, diferente para cada material, llamada calor específico del material.
Si son positivos, entra calor en el cuerpo y aumenta su temperatura; si son negativos, sale calor del cuerpo y disminuye su temperatura.
Calorimetría significa “medición de calor”. Hemos hablado de la transferencia de energía (calor) durante los cambios de temperatura. El calor también interviene en los cambios de fase, como la fusión del hielo o la ebullición del agua.
El principio básico es sencillo: si fluye calor entre dos cuerpos aislados de su entorno, el calor perdido por un cuerpo debe ser igual al ganado por el otro. El calor es transferencia de energía, así que este principio es realmente la conservación de la energía. La calorimetría, que sólo se ocupa de una cantidad conservada.
Método de las mezclas
Se ponen en contacto, a diferentes temperaturas, Tc y Tf una masa de agua y el cuerpo cuyo calor específico se quiere medir, ambos en el interior de un calorímetro de equivalente en agua K conocido. Por el principio cero de la termodinámica al cabo de un tiempo ambas sustancias habrán alcanzado el equilibrio térmico.
Donde se ha supuesto que el agua y el calorímetro están a la temperatura Tf, inferior a la del cuerpo sólido, cuyo calor específico se quiere medir, que está a una temperatura mayor Tc.
EQUIPO Y MATERIALES
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Ítem |
Materiales |
Precisión |
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1 |
Tubo de ensayo |
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2 |
Tapón |
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3 |
Pipeta graduada |
1/100 ml ±0,006 |
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4 |
Bureta |
± 0,1 |
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5 |
Termómetro |
1 ° C |
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6 |
Mechero Bunsen |
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7 |
Vaso precipitado |
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8 |
Balanza digital |
± 0,1 |
PROCEDIMIENTOS
Tomamos un vaso precipitado y lo pesamos en la balanza digital (81 gr), luego presionamos el botón de tara. Ingresamos agua al vaso aprox. 150 gr .Vaciamos su contenido en el interior del calorímetro y colocamos un termómetro para realizar la medición (22 º C).
Tomamos un segundo vaso precipitado, colocamos agua y le suministramos calor al conjunto, por intermedio el termómetro obtenemos (54ºC), a posterior lo pesamos en la balanza (108 gr).
Al calorímetro con agua y el termómetro le agregamos el agua de mayor temperatura, agitamos todo el sistema y medimos la temperatura de equilibrio térmico (35ºC).
En la siguiente actividad, al segundo vaso precipitado incrementamos la temperatura hasta la ebullición del agua, introducimos un material cuyo calor específico desconocemos. Lo extraemos del agua y con un termómetro medimos su temperatura (100ºC).A posterior le ingresamos al sistema calorímetro y agua con temperatura inicial (22º), mezclamos todo el conjunto y medimos la temperatura de equilibrio final (35ºC).
TABLA U HOJA DE DATOS
|
Variable |
Denominación |
Símbolo |
Medición Act 1 |
Medición Act 2 |
|
Masa |
Masa calorímetro |
Mc |
X |
7,85 gr |
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Masa agua a T1 |
M1 |
150 gr |
150 gr |
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Masa agua a T2 |
M2 |
108 gr |
84,5 gr |
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Temperatura |
Temperatura equilibrio |
Te |
35 ºC |
29 ºC |
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Temperatura Inicial |
T1 |
22 ºC |
22 ºC |
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Temperatura Final |
T2 |
54 ºC |
100 ºC |
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Calor Especifico |
Ce |
1[cal/gr x ºC] |
X |
PROCESAMIENTO DATOS EXPERIMENTALES
Actividad Nº 1
[ Mc + M1] x [ Te – T1 ] = - M2 x Ce [Te – T2 ]
[ Mc + 150] x [ 35 – 22 ] = - 108 x 1 [ 35 – 54 ]
Mc= 157,8 – 150
Mc = 7, 85 gr
Actividad Nº 2
[ Mc + M1] x [ Te – T1 ] = - M2 x Ce x [Te – T2 ]
[ 7, 85 + 150] x [ 29 – 22 ] = - 84,5 x Ce x [ 29 – 100 ]
1104,95 = 5999,5 x Ce
Ce = 0,185 [cal/gr x ºC]
CONCLUSIONES
El calorímetro, como es parte del sistema absorberá calor, entonces necesitamos conocer la masa del calorímetro y su calor específico, como está formado por sustancias diferentes (termómetro, recipiente, agitador) se determina el equivalente en agua del calorímetro y esto sería la masa que tendría el calorímetro si fuera de agua.
Una vez realizados estos cálculos cuantitativos, se introduce en el calorímetro una sustancia con calor específico conocido y registramos la variación de la temperatura del líquido contenido en el recipiente.
En esta actividad experimental se requería manipulación del instrumental del laboratorio, registro de la apreciación del los instrumentos y las distintas consideraciones para lograr una mayor eficiencia en los resultados.
Bibliografías
Física universitaria Sear-Zemansky Volumen 1 Decimo segunda edición
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