Laboratorio 4

            Universidad Católica Santa María la Antigua

  

Facultad de Ingeniería y Tecnología

Escuela de Ingeniería Industrial Administrativa

Laboratorio #4:

Capacidad Calorífica de un Calorímetro y Calor Específico de un Metal

Laboratorio de Química

2do Cuatrimestre 2012

Presentado a consideración de la Profesor Magalis Clarke

Estudiantes:

Andrea Carolina Rodríguez Sánchez-Galán

Lisariel Murillo

Fecha de Entrega: Lunes 2 de julio de 2012

INTRODUCCIÓN

    La Capacidad Calorífica es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1K la temperatura de una sustancia.

    La Capacidad Calorífica (C) de una sustancia es una magnitud que indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como un efecto de Inercia Térmica.

    Está dada por la ecuación: 

C = Q/T     

﷽﷽﷽﷽, La Yeguada, alasd colar, S.A.El Cocla, El Potrero, La Laguna, La Raya de Calobre, La Tetilla, La Yeguada, alasd [J/K]

    Donde:

•    C es la capacidad calorífica

•    Q es el calor

•    T la variación de temperatura.

Se mide en joules por kelvin (unidades del SI).

    La capacidad calorífica (C) va variando según la sustancia.Su relación con el calor específico es:

C = C_e · m

     En donde:

•    Ce es el calor específico

•    m la masa de la sustancia considerada.

Igualando ambas ecuaciones, podemos concluir que:

Q/T = C_e · m

    De aquí es fácil inferir que aumentando la masa de una sustancia, aumentamos su capacidad calorífica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura. Un ejemplo de esto se puede apreciar en las ciudades costeras donde el mar actúa como un gran termostato regulando las variaciones de temperatura. 

    El calor específico o capacidad calorífica específica, c, de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura en una unidad por unidad de masa, sin cambio de estado: 

C_e = Q_metal / (m_metal)( ΔT_metal)

    En donde C es el calor específico, Q es la cantidad de calor, m la masa y ΔT la diferencia entre las temperaturas inicial y final.

   Su unidad en el sistema SI es el julio por kilogramo y kelvin, cuya notación es J/(kg•K). También se usa bastante las unidad del sistema técnico, la kilocaloría por kilogramo y grado Celsius y su notación es: kcal/kgºC.

  La Termoquímica se refiere a los cambios de energía que se manifiestan en forma de calor de reacción o cambio de entalpía (ΔH), ésta última definida como contenido de calor de una sustancia. Las mediciones de calor a presión constante (Qp) se realizan llevando a cabo la reacción en un calorímetro en donde el calor de reacción se mide multiplicando el cambio de temperatura de la solución (ΔT) por el peso de la solución (g) y por su calor específico (Ce). El calorímetro ideal debe ser un buen aislante de manera que no haya pérdidas de calor hacia los alrededores. Al utilizar un vaso de poliestireno o calorímetro tipo "taza de café" es posible asumir que el calor que absorbe el calorímetro es despreciable. Sin embargo cuando las mediciones se llevan a cabo en un calorímetro de bomba, es decir a volumen constante (Qv), existe un intercambio de calor con el calorímetro que debe ser tomado en cuenta ya que es de metal .En el caso de la bomba del calorímetro, se hace difícil medir el peso y aún más difícil medir su calor específico ya que esto involucraría medir el calor específico de todas las partes de la aleación que la compone, por lo que el término m x Ce se convierte en C o capacidad calorífica del calorímetro.

      El calor específico de una sustancia se define como la cantidad de calor que se necesita para subir la temperatura de 1 g de sustancia en 1°C. El calor específico de un metal se mide colocando un trozo de metal caliente de peso y temperatura conocidos, en agua también de peso y temperatura conocidos que se encuentre en un calorímetro tipo "taza de café ". El calor que cede el metal al agua debe ser igual en magnitud pero de signo contrario al calo absorbido por esta.

Laboratorio 4

“Capacidad Calorífica de un Calorímetro y Calor Específico de un 

 Metal” 

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Objetivos 

·      Medir la cantidad de calor que absorbe un calorímetro de espuma de poliestireno, para determinar su capacidad calorífica (C).

·      Una vez conocido este dato, determinar el calor específico de un metal.

Materiales

·      Vaso de espuma de poliestireno

·      Termómetro

·      Plato caliente

·      Probeta de 50 cm3

·      Vaso químico de 250 cm3

·      Balanza 

·    Metal

Procedimiento

a.  Capacidad Calorífica de un Calorímetro

b.  Calor Específico de un Metal

Resultados

1.     Agregamos 50 mililitros de agua a un calorímetro que en este caso será tipo “Taza de Café” en donde vamos asumiendo que la densidad del agua (1g/mL) y debemos registrar su temperatura inicial.

2.     Anotamos el peso en gramos del metal que se nos asigno y lo introducimos en un tubo de ensayo limpio y seco (m Metal).

3.     Este metal ya lo estaban calentando puesto que no tuvimos que calentarlo, solo nos toco introducir el metal en nuestro calorímetro, lo tapamos y agitamos suavemente hasta alcanzar su máxima temperatura.

4.     Recordamos que Ti de metal = 100°C (temperatura de ebullición del agua)

Datos

Masa metal	57.1g
agua	50g
Masa de Agua	50g
ΔT metal	-67 °C
Ti Metal	100°C
Ti Agua	24°C
TMezcla	33 °C

ΔTmetal  = 33°C – 100 °C

ΔTmetal  = - 67 °C

TFinal Mezcla = 33°C

ΔTagua  = 33° - 24°C

ΔTagua  = 9°C

Luego con esto datos calculamos Q.Emetal indirectamente atravez del calor que absorbe el agua, asumiendo que (QCalorimetro = 0) en la cual utilizamos los datos anteriores y la siguiente formula despejando desde QMetal = - (CeMetal *Mmetal * ΔMetal); para luego tener nuestra formula CEmetal:

C.EMetal = -( C.Eagua * mAgua * ΔTAgua / mMetal * ΔTMetal)

C.EMetal= - (4.184 J/ g °C * 50 g *¨9°C / 57.1 g * -67°C )

C.EMetal= 0.49 J

Conclusiones

Andrea:

   En este laboratorio, yo aprendí visualmente a ver y analizar como se podia sacar la capacidad calorífica de un calorímetro. Vi que un calorímetro se puede fabricar en cualquier lugar con cualquier objeto que tenga tapa. Observé que en un calorímetro puedo sacar el calor específico de otro objeto. Finalmente, comprobé con las ecuaciones y precise mis observaciones resolviendo las mismas con los datos obtenidos de los experimentos realizados.

Lisariel:

   Al hacer este experimento llegamos a tomar en cuenta cual es la diferencia entre calor y temperatura ya que el calor lo definimos como forma de energía y conocer mas acerca de lo que es un calorímetro ya que sirve para medir el desprendimiento de calor de la reacción y calores de combustión mediante cambios de temperatura ya que normalmente una sustancia experimenta cambios cuando la temperatura absorbe o cede calor al ambiente que lo rodea lo cual muchas veces nos puede traer fuentes de errores como lo es la falta de presión y exactitud, errores y equivocaciones humanos y error en el instrumento. Lo cual nos llevo a aprender a construir un aparato  que nos permitiera medir el intercambio que ocurre durante un proceso y conocer su Calor específico mediante un metal.