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Instituto Superior del Profesorado de Salta Nº 6005 Profesorado de Tercer Ciclo de la E.G.B y la Educación Polimodal en Química 1º Año – Física

Alumno: Farfán Darío Martin Laboratorio: Calorimetría Introducción La Calorimetría es la medida de la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo en el curso de un proceso físico o químico. Calor Es la Energía Térmica que se transfiere de un objeto a otro cuando entran en contacto mutuo, debido a una diferencia de temperaturas entre ellos. La dirección de la transferencia de la Energía Térmica es siempre desde la sustancia de mayor temperatura hacia la de menor temperatura (o sea desde la más caliente a la más fría). Cuando fluye calor entre dos objetos o sustancias que se encuentran unidas; se dice que están en Contacto Térmico. Cuando dos objetos se encuentran en contacto térmico, la temperatura del más caliente disminuye y la del más frío aumenta, hasta llegar ambos a la misma temperatura, es decir, quedan en Equilibrio Térmico. Principios Generales de la Calorimetría I. Siempre que entre varios cuerpos haya un intercambio de energía térmica, la cantidad de calor perdido por unos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganada por los otros. II. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su variación de temperatura. Así, para elevar la temperatura de un cuerpo de 20°C se requiere el doble de cantidad de energía térmica que para elevarla a 10°C. III. La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su masa. IV. Cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en contacto, la energía térmica se desplaza hacia los cuerpos cuya temperatura es más baja. El equilibrio térmico ocurre cuando todos los cuerpos quedan a la misma temperatura.

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Unidades de Medida de Calor Siendo el calor una forma de energía, deben de medirse en las mismas unidades que ésta: joules, ergios, libras*pie ó Btu. Su relación de conversión es:

Sin embargo, en la práctica se manejan otras unidades más adecuadas: caloria (c) Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1°C. La relación entre calorías y joules es de:

Calor Especifico Es la cantidad de calor que es necesario suministrarle a la unidad de masa de una sustancia para elevar su temperatura en 1°C. Cada sustancia tiene su propio valor de calor específico, por lo que cada uno requerirá distintas cantidades de calor para hacer que una misma cantidad de masa eleve su temperatura en 1°C. Para comprender esta definición, el significado del calor específico, se lo puede considerar como la"inercia térmica", recordando que el término de inercia se usa en la mecánica para denotar la resistencia que opone un objeto a los cambios en su estado de movimiento. De igual modo, el calor específico representa la inercia térmica porque denota la resistencia que opone una sustancia a los cambios de temperatura: Formula del Calor Especifico. La cantidad de calor Q que es necesario darle a una masa m de una sustancia para elevar su temperatura de T1 a T2 esta dada por la fórmula:

De donde "ç" representa la constante de calor específico de la sustancia. Este valor es propio de cada material y se mide en: cal/(g*°C).

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Método Experimental Experiencia N° 1  Materiales:      

Vasos de Precipitados de 250 ml (2) Mechero de Alcohol Trípode Tela de Amianto Termómetro de Hg Calorímetro

 Procedimiento:  Medir dos volúmenes de agua en los vasos de precipitados conteniendo cada uno 200 cm3 de agua  Preparar el equipo de calentamiento (mechero de alcohol, trípode, y tela de amianto)  Colocar a calentar uno de los dos vasos de precipitados hasta alcanzar una temperatura de 65°C  Medir la temperatura del agua en calentamiento, teniendo en cuenta que el termómetro no entre en contacto con las paredes del vaso  Medir la temperatura del agua que se encuentra a temperatura ambiente.  Realizar una perforación en la tapa del calorímetro por la cual pasara el termómetro  Colocar en el calorímetro los dos volúmenes de agua caliente y frio; tapar inmediatamente  Medir la temperatura  Comprobar la validez de la relación Qcedido = Qrecibido Experiencia N° 2  Materiales:       

Mechero Bunsen Soporte Universal Tela de Amianto Termómetro de Hg Calorímetro Cuchara Huevo

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 Procedimiento  Pesar el huevo (cocido y sin rupturas)  Hervir agua  Introducir nuevamente el huevo – esperar unos minutos hasta que la temperatura del agua alcance nuevamente la temperatura de ebullición  Colocar en el calorímetro un volumen de 250 ml de agua a temperatura ambiente  Retirar el huevo hervido  Introducir el huevo inmediatamente en el calorímetro y tapar  Controlar la temperatura  Efectuar el valor del calor especifico del huevo Experiencia N° 3  Materiales:       

Mechero Bunsen Soporte Universal Tela de Amianto Pesa de Metal Termómetro de Hg Calorímetro Cuchara

 Procedimiento  Pesar la pieza de metal  Hervir agua  Introducir la pesa de metal, esperar unos minutos hasta que la temperatura del agua alcance nuevamente la temperatura de ebullición  Colocar en el calorímetro un volumen de 150 ml de agua a temperatura ambiente  Retirar la pesa de metal  Introducir la pesa de metal inmediatamente en el calorímetro y tapar  Controlar la temperatura  Efectuar el valor del calor especifico de la pesa de metal

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Resultados Experiencia N° 1  Datos Masa (m) Agua Agua

250 g 250 g

Calor especifico (c) 1 cal/g °C 1 cal/g °C

Variación de la Temperatura (Δt) Ti Tf 24°C 50°C 76°C 50°C

Δt 48°C

 Cálculos QFrio = QCaliente m.c. Δt = m.c. Δt 250g . 1 cal/g°C (Tf – 24°C) = 250g . 1 cal/g°C (76°C – Tf) (Tf – 24°C) = (76°C – Tf) Tf + Tf = 76°C + 24°C 2Tf = 100°C/2 Tf = 50°C Experiencia N° 2  Datos Masa (m) Agua Huevo

600 g 53,9 g

Calor especifico (c) 1 cal/g °C 0,869 cal/g°C

Variación de la Temperatura (Δt) Ti Tf 24°C 29°C 93°C 29°C

 Cálculos QAgua = QHuevo m.c. Δt = m.c. Δt 600g . 1 cal/g°C (29°C – 24°C) = 53,9g . c . (29°C – 93°C) 600 cal/°C . 5°C = 53,9g . c . (-64°C) 3000 cal / 53,9g . 64°C = c 0,869 cal/g°C = c

Δt 29°C

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Experiencia N° 3  Datos Masa (m) Agua Pesa

250 g 72,5 g

Calor especifico (c) 1 cal/g °C 0,15 cal/g°C

Variación de la Temperatura (Δt) Ti Tf 24°C 27°C 93°C 27°C

Δt 27°C

 Cálculos QAgua = QPesa m.c. Δt = m.c. Δt 250g . 1 cal/g°C (27°C – 24°C) = 72,5g . c . (27°C – 93°C) 250 cal/°C . 3°C = 72,5g . c . (-66°C) 750 cal / 72,5g . 66°C = c 0,15 cal/g°C = c Conclusión En este trabajo de laboratorio, con la ecuación calorimétrica he podido comprobar la relación QFrio = QCaliente conociendo la masa, el calor especifico y la variación de la temperatura, obteniendo un valor aproximado al recolectado en el laboratorio. Luego, mediante el despeje del calor especifico (c) en la ecuación calorimétrica, y la previa recolecta de los datos necesarios para las siguientes experiencias he podido calcular mi incognita obteniendo los valores deseados.