Capacidad calorifica de un calorimetro

CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN CALORÍMETRO

RESUMEN: En la práctica se determinó y analizo la capacidad calorífica de un calorímetro casero, el cual tiene como partes un termo e icopor, este último es para mantener el calor y que no se escape fácilmente del sistema creado; esta técnica es una de las más empleadas dentro de la termodinámica como una herramienta de utilidad para realizar la caracterización de los sistemas que generan o absorben energía térmica; para esto se le  agregó, agua a 80 °C y otra de 90°C, y verificando la pérdida o transferencia de calor  durante 10 minutos en el calorímetro, hasta que se   llegó a  determinar su capacidad calorífica siendo de 0,6157 KJ/K y de  0,5566 KJ/K respectivamente para las dos temperaturas.

RESULTADOS 

Empleamos H2O, cuyo calor específico es conocido, Cp = 4.18 kJ/(kg K)

• Peso calorímetro (termo) vacío: 150.9250g
• Peso calorímetro (termo) con H2O a 80°C: 197.101g
• Peso calorímetro (termo) con H2O a 90°C: 200.1201g

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Tabla 1. Temperaturas del agua (H2O) tomadas con un termómetro cada 30 segundos por un tiempo de 10 minutos.

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Tabla 2. Cálculos recolectados del proceso experimental para la determinación de la capacidad calorífica del calorímetro 

Para este proceso: cuando el agua se calienta, se expande y adquiere una densidad menor que cuando está fría. Para ello recurrimos a la siguiente ecuación: [d = m/v]

De acuerdo a los datos plasmados en la tabla 2, tendríamos que:

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Datos para las temperaturas obtenidas cuando el H2O al ser sometida a 80°C. Experimento 1

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Datos para las temperaturas obtenidas cuando el H2O al ser sometida a 90°C. Experimento 2

Sabiendo la masa del agua caliente, su temperatura, la temperatura fría o ambiente de la misma y teniendo en cuenta que el calor específico es conocido, Cp = 4.18 kJ/ (kg K) y así mismo la temperatura final calculamos la capacidad calorífica del calorímetro, el cual la llamaremos (Kcal) usando la siguiente ecuación:

mc = masa de agua caliente → 49.1951g y 46.176g = 0.0491 y 0.0461Kg

Cp. H2O = calor especifico de agua → 4.18 kJ/ (kg K)

Tm = temperatura final → 35 y 38°C = 308.15K y 311.15K

Tc = temperatura de agua caliente → 80 y 90°C = 353.15 y 363.15K

Tf = temperatura de agua fría → 20°C + 273.15K = 293.15K

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Capacidad calorífica del calorímetro a 80°C. Experimento 1

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Capacidad calorífica del calorímetro a 90°C. Experimento 2

ANALISIS DE RESULTADOS

La capacidad calorífica es la propiedad que tienen los cuerpos para absorber energía en forma de calor [C. J Geankoplis. 1998], como se observa en la tabla 1 y de acuerdo al procedimiento realizado para esta práctica, se determinó que al someter 30mL H2O al calorímetro (termo) calentada a 80°C y tomar su temperatura al paso de 30 seg consecutivamente y del mismo modo por duplicado a una temperatura de 90°C se observa disminución de la misma y esto se debe a que el funcionamiento del calorímetro (termo) se basa en la estratificación de diferentes temperaturas del agua, es decir, el agua forma capas a diferentes temperaturas que no se mezclan entre sí [Sara Aldobe]. Es decir si añadimos la misma cantidad de calor (80 o 90°C) temperatura a la que fue sometida el agua, durante la misma cantidad de tiempo (30 seg) a la misma masa; al final del experimento se observará que los cuerpos tienen temperaturas diferentes debido a que uno de los dos posee mayor capacidad calorífica, es decir tiene la capacidad de absorber más calor que el otro sistema y esto se debe a que cuando el agua se calienta, se expande y adquiere una menor densidad que cuando esta fría y de acuerdo a los cálculos realizados en resultados se corrobora lo dicho para ambos experimentos 1 y 2 a 80 y 90°C respectivamente en forma decreciente como se observa en la tabla 1.

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