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ESCUELA MILITAR DE INGENIERÍA
MCAL. ANTONIO JOSÉ DE SUCRE
BOLIVIA
DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO
INTEGRANTES:
● CALLATA QUENALLATA MARIALIZ A30665-
● CHAMBI LAURA ARIANA MARIEL A30530-
● CHIPANA MAMANI ARIANA MAYELYN A30649-
● TROCHE ESCALANTE LEILA LICETH A30730-
● MENDOZA MONTAÑO KAREN FERNANDA A30471-
● MAMANI MAMANI MARY LUZ A30855-
CURSO: 3¨B¨ INDUSTRIAL
MATERIA: FISICA-QUIMICA
FECHA DE ENTREGA: 29/05/
1. OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar el calor especifico de un sólido mediante los principios calorimétricos y las leyes de termodinámica. 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.2.1 Calibrar un calorímetro isobárico donde se realizarán estudios de los cambios térmicos, de una variedad de reacciones químicas. 1.2.2 Calcular el valor del calor específico de un sólido y comparar con su valor teórico. 1.2.3 Determinar la variación de entropía
2. FUNDAMENTO TEÓRICO
La determinación del calor específico de una sustancia implica medir la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una determinada masa de esa sustancia en un grado centígrado (o kelvin). Esto se puede hacer mediante diferentes métodos experimentales y utilizando la fórmula Q = mcΔT, donde Q es el calor transferido, m es la masa, c es el calor específico y ΔT es el cambio de temperatura. Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa.[nota 1] El término «calor específico» tiene su origen en el trabajo del físico Joseph Black, quien realizó variadas medidas calorimétricas y usó la frase «capacidad para el calor».[4]^ En esa época la mecánica y la termodinámica se consideraban ciencias independientes, por lo que actualmente el término podría parecer inapropiado; tal vez un mejor nombre podría ser transferencia de energía calorífica específica , pero el término está demasiado arraigado para ser reemplazado.
La temperatura es la sensación física que nos produce un cuerpo cuando entramos en contacto con él.
Observamos cambios en los cuerpos cuando cambian su temperatura, por ejemplo, la
dilatación que experimenta un cuerpo cuando incrementa su temperatura. Esta
propiedad se usa para medir la temperatura de un sistema. Pensemos en los
termómetros que consisten en un pequeño depósito de mercurio que asciende por un
capilar a medida que se incrementa la temperatura.
Concepto de calor Cuando dos cuerpos A y B que tienen diferentes temperaturas se ponen en contacto térmico, después de un cierto tiempo, alcanzan la condición de equilibrio en la que ambos cuerpos están a la misma temperatura. Un fenómeno físico análogo son los vasos comunicantes. Supongamos que la temperatura del cuerpo A es mayor que la del cuerpo B, TA>TB. Observaremos que la temperatura de B se eleva hasta que se hace casi igual a la de A. En el proceso inverso, si el objeto B tiene una temperatura TB>TA, el baño A eleva un poco su temperatura hasta que ambas se igualan. Cuando un sistema de masa grande se pone en contacto con un sistema de masa pequeña que está a diferente temperatura, la temperatura de equilibrio resultante está próxima a la del sistema grande. Decimos que una cantidad de calor D Q se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura. ● La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura D T. ● La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorífica del sistema. D Q=C· D T Si los cuerpos A y B son los dos componentes de un sistema aislado, el cuerpo que está a mayor temperatura transfiere calor al cuerpo que está a menos temperatura hasta que ambas se igualan Si TA>TB
● El cuerpo A cede calor: D QA=CA· ( T-TA ), entonces D QA< ● El cuerpo B recibe calor: D QB=CB· ( T-TB ) , entonces D QB> Como Δ QA+ΔQB = ● La temperatura de equilibrio, se obtiene mediante la media ponderada ● ● La capacidad calorífica de la unidad de masa se denomina calor específico c. C=m
2.2 PROCEDIMIENTO
● Procedimiento sugerido
a) Pesar (m 1 )100 cm^3 de agua a temperatura ambiente (t 1 ) y verter en el calorímetro. b) Calentar otros 100 cm 3 en un vaso de precipitados de 250 cm 3 , previamente pesado (m 2 ). Cuando la temperatura alcance un valor aproximado de 60 ºC (t 2 ), retire el vaso de la hornilla y colocarlo en el calorímetro; tapando lo más herméticamente posible. c) Agitar el calorímetro constantemente y medir la temperatura cada 30 s. hasta que no varié la temperatura. Registrar la temperatura final (t 3 ) d) Repetir el experimento por lo menos tres veces para realizar un tratamiento de errores correspondiente. e) Así mismo, determinar las entropías asociadas al sistema, entorno y universo. Fórmulas. q(H2O,amb) + q(H2O,caliente) + q(calorímetro) = 0 Desarrollando esta expresión tenemos: m 1 Ce,H2O (T 3 – T 1 ) + m 2 Ce,H2O (T 3 – T 2 )+ C (T 3 – T 1 ) = 0 Despejando:
2 MARCO PRACTICO
2.1 DATOS Y CALCULOS
3 CONCLUSIONES
El calor específico es una propiedad intrínseca de la materia •La transferencia de calor es un proceso fundamental •Los errores experimentales pueden influir en la precisión •La calorimetría es una herramienta valiosa •Verificación experimental de la Ley de conservación de la energía y la determinación del calor específico •Implicaciones de las propiedades termofísicas en la Ingeniería y ciencias de los materiales
5. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
OBSERVACIONES :
1. Al introducir el trozo de cobre en el agua dentro del calorímetro, se observó un
rápido cambió de temperatura de agua, debido a la alta conductividad térmica
del cobre.
2. El sistema alcanzó una temperatura final estable después de unos minutos,
indicando que se logró el equilibrio térmico entre el cobre y el agua.
3. Se registraron las temperaturas iniciales del cobre y del agua, así como la
temperatura final común y las masas respectivas, para calcular el calor
específico.
4. El calorímetro se mantuvo mayormente cerrado para evitar pérdidas de calor,
pero en algunos casos se percibieron pequeñas variaciones por el contacto con
el aire.
5. Los resultados obtenidos mostraron que el valor experimental del calor
específico del cobre fue cercano al valor teórico (aproximadamente 385 J/kg·K),
20 |_______________________________
Tiempo (min)
Primero sube o baja rápido dependiendo de si agregas calor o frío, y luego se
estabiliza cuando se alcanza la temperatura de equilibrio.
2. Componentes de un calorímetro
Un calorímetro es como un vasito muy bien aislado donde medimos el calor que se
gana o se pierde. Sus partes principales son:
● Recipiente interno: Ahí pones el agua o la sustancia.
● Aislante térmico: Para que no se escape el calor al exterior.
● Termómetro: Para medir la temperatura.
● Tapa: Para cerrar y que no se escape calor.
● Agitador: Para mezclar bien y que todo se caliente igual.
Es como un termo, pero más preciso.
3. Otras formas de calcular la constante del calorímetro
La constante del calorímetro es como decir cuánto calor "chupa" el mismo
calorímetro. Se puede calcular así:
● Mezclando agua caliente y fría:
o Sabemos cuánto calor se pierde y gana.
o Lo que falta se lo quedó el calorímetro.
o Usamos:
Qcedido=Qabsorbido+Ccal⋅ΔTQ_{cedido} = Q_{absorbido} + C_{cal} \cdot \Delta
TQcedido=Qabsorbido+Ccal⋅ΔT
● Con una reacción química (como ácido + base):
o Esa reacción suelta calor.
o Medimos la temperatura y sacamos cuánto calor absorbió el calorímetro.
● Con electricidad:
o Pones una resistencia dentro del calorímetro.
o Pasa corriente y se genera calor.
o Sabes cuánta energía se usó y así sacas la constante
2. ¿Qué es un sistema adiabático?
Un sistema adiabático no deja que entre ni salga calor. Todo el calor se
queda dentro.
Como un termo súper bien cerrado.
Entonces, si algo se calienta o enfría ahí adentro, no fue por el ambiente, fue
por algo dentro del sistema (como una reacción o energía interna).
3. ¿ Cuál la diferencia entre sistemas isobáricos, isócoros e isotérmicos?
Isobárico = la presión no cambia, pero el volumen y la temperatura sí.
Isócoro = el volumen no cambia, pero sí la presión y la temperatura.
Isotérmico = la temperatura no cambia, pero cambian la presión y el volumen.
7. ANEXOS
