Download LAB 4 Capacidad Calorifica

GUÍA Nº 4
CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN CALORÍMETRO
1.- Introducción
El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor
suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor
específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o
absorben los cuerpos.
La experiencia se realiza en un calorímetro consistente en un vaso (Dewar) o en su
defecto, convenientemente aislado. El vaso se cierra con una tapa hecha de
material aislante, con dos orificios por los que salen un termómetro y el agitador.
Supongamos que el calorímetro está a la temperatura inicial T0, y sea
• mv es la masa del vaso del calorímetro y cv su calor específico.
• mt la masa de la parte sumergida del termómetro y ct su calor específico
• ma la masa de la parte sumergida del agitador y ca su calor específico
• M la masa de agua a la temperatura inicial del calorímetro y que es
contenida por el, su calor específico es 1 cal / gr °C
Por otra parte:
Sean m y c las masa y el calor específico de un cuerpo de referencia (agua
caliente) a la temperatura inicial T.
En el equilibrio (Conservación de la Energía) a la temperatura Te se tendrá la
siguiente relación:
(M+mv·cv+mt·ct+ma·ca)(Te-T0) = - m·c(Te-T)
La capacidad calorífica del calorímetro es:
k=mv·cv+mt·ct+ma·ca
se le denomina equivalente en agua del calorímetro, y se expresa en cal / °C de
agua.
Por tanto, representa la cantidad de agua que tiene la misma capacidad calorífica
que el vaso del calorímetro, parte sumergida del agitador y del termómetro y es
una constante para cada calorímetro.
Asignatura: Física Termodinámica
Área Ciencias Básicas
Responsables: Patricio Pacheco H./Jacqueline
Alea P.
Fecha actualización: Otoño 2009
2.- Aprendizajes Esperados
a) De acuerdo al programa de estudios
2.1.- Criterios de Evaluación
a) Medir la capacidad calorífica de un calorímetro
3.-Materiales
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
1 Termo
1 Calorímetro
1 Probeta graduada 100 ml
2 Termómetros
2 Pies soporte
2 Varillas, 50 cm
1 Nuez doble
1 Pinza
1 Balanza
1 Quemador
1 Matraz erlenmeyer, 300 ml
Agua
Paño
fósforos
4.- Actividades
4.1.- Procedimiento
1. Construya el sistema que propone la Figura N° 1.
Figura N° 1
2. Preparación experimental de la experiencia.
a)
b)
c)
Preparar el montaje de la Figura N° 1. Sujetar la nuez doble y la pinza.
Sujetar matraz de Erlenmeyer en la pinza y añadir 100 ml de agua.
Poner el calorímetro en el termo.
Asignatura: Física Termodinámica
Área Ciencias Básicas
Responsables: Patricio Pacheco H./Jacqueline
Alea P.
Fecha actualización: Otoño 2009
d)
e)
3.
Cargar la probeta graduada con 100 ml de agua.
Toma de datos: Prepare el Cuadro N° 1.
Desarrollo de la experiencia para obtener los valores de interés:
a) Determinar la masa m0 del calorímetro, incluyendo la tapa y el termómetro.
b) Encender el quemador y calentar el agua aprox. 60º C.
c) Apagar el quemador y echar el agua caliente al calorímetro. Tenga
precaución. Revise que la llave de paso de gas se encuentre bien cerrada al
momento de terminar la experiencia. Tenga precaución. El recipiente se
encuentra caliente, por lo mismo asegúrese de tomarlo con un paño al
momento de vaciar el agua.
d) Determinar la masa m1 del calorímetro cargado con agua caliente.
e) Medir la temperatura Tc del agua caliente y Tf del agua fría.
f) Echar el agua fría al calorímetro, revolver (agitar) y medir la temperatura de
la mezcla Tm.
g) Determinar la m2 del calorímetro cargado.
4.2.- Cálculo y Resultados
Cuadro N° 1
Masa del calorímetro
m0
g
Masa del calorímetro + agua caliente
m1
g
Masa del calorímetro + agua caliente + agua fría
m2
g
Temperatura del agua caliente
Tc
°C
Temperatura del agua fría
Tf
°C
Temperatura de la mezcla
Tm
°C
Masa del agua caliente
mc
g
Masa del agua fría
mf
g
Capacidad calorífica
W
kJ
K
Valor medio:________________
a) Calcular la masa mc del agua caliente y la masa mf del agua fría.
mc = m1 − m0
m f = m2 − m1
b) Hacer el cálculo de la capacidad calorífica del calorímetro con ayuda de la
ecuación:
W =
m f (Tm − Tt ) + mc (Tc − Tm )
C 0 = 4,19
Tc − Tm
kJ
kgK (espec: Capacidad térmica del agua)
Asignatura: Física Termodinámica
Área Ciencias Básicas
Responsables: Patricio Pacheco H./Jacqueline
Alea P.
Fecha actualización: Otoño 2009
 kJ 
 K 
c) La unidad de la capacidad calórica es
con la ayuda de esta unidad, definir con palabras la capacidad calorífica.
_____________________________________________________________
___________________________________________________________
5.- Bibliografía
1. R. Serway, Vol. I, Física, Editorial Mc Graw – Hill, 2005
2. Termodinámica, Tomo I, Yunus A. Cengel – Michael A. Boles, Editorial Mc
Graw – Hill, 1999
3. Termodinámica Técnica Fundamental, M.W. Zemanzky – H.C. Van Ness,
Editorial Aguilar S.A., España, 1980
Asignatura: Física Termodinámica
Área Ciencias Básicas
Responsables: Patricio Pacheco H./Jacqueline
Alea P.
Fecha actualización: Otoño 2009