Calorimetro. Medir experimentalmente el calor especifico de un metal

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OBJETIVO: Medir experimentalmente el calor especifico de un metal por medio del uso de un calorímetro.

Introducción

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.

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 ΔQ se transfiere desde el sistema de mayor temperatura al sistema de menor temperatura.

• La cantidad de calor transferida es proporcional al cambio de temperatura ΔT.
• La constante de proporcionalidad C se denomina capacidad calorífica del sistema.

ΔQ=C·ΔT

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: ΔQA=CA·(T-TA), entonces ΔQA<0
• El cuerpo B recibe calor: ΔQB=CB·(T-TB), entonces ΔQB>0

Como ΔQA +ΔQB=0.

La capacidad calorífica de la unidad de masa se denomina calor específico c.  

C=mc

La fórmula para la transferencia de calor entre los cuerpos se expresa en términos de la masa m, del calor específico c y del cambio de temperatura.

ΔQ=m·c·(Tf-Ti)

Donde Tf es la temperatura final y Ti es la temperatura inicial.

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Desarrollo Experimental

Para realizar esta práctica se usaron los siguientes materiales:

• Un recipiente de Aluminio con masa de 15.1g.
• Plata 9.99 “pura” con una masa 5 g.
• Oro de 24k “puro” con una masa 1.2 g.
• Agua con una masa de 60 g.

Herramientas usadas para esta práctica son:

• Termómetro infrarrojo tipo pistola con alcance de -20°C a 240°C.
• Un fuelle para  joyero.
• Tanita usada para pesar los materiales.

Pasos  de la práctica

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1. recipiente de aluminio se le introduce el agua, después la plata, que servirá nuestro testigo en el experimentó.
2. En seguida se procede a medir la temperatura del agua, con el termómetro infrarrojo.
3. Finalmente se calienta el oro con el fuelle a una temperatura 100°C, al alcanzar esta temperatura,  se después unos segundos se mide la temperatura del agua con el termómetro infrarrojo.
4. Al tener los datos de las temperaturas se procede a realizar los cálculos.

Donde cantidad de calor recibido o cedido por un cuerpo se calcula mediante la siguiente fórmula:

Qced=m Ag·c Ag·(Te-Ti)

Donde mAg es la masa y c Ag  es el calor específico de la plata, Ti es la temperatura inicial y Te la temperatura de equilibrio.

Sabiendo lo anterior y conociendo que Qced + Qabs=0

Donde Qabs =((m·c)H2o+(m·c)Al+(m·c)Au)(Te-T0)

  ((m·c)H2o+(m·c)Al+(m·c)Au)(Te-T0)+ (m·c )Ag·(Te-Ti)=0[pic 8]

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