DETERMINACION DEL CALOR ESPECIFICO DEL AGUA LIQUIDA

OBJETIVOS

Determinar el calor específico del agua líquida mediante la utilización de calorímetros, empleando el método de mezclas de sustancias.

Calcular el calor específico y la desviación estándar a partir de los datos obtenidos.

Observar de forma didáctica el funcionamiento de una bomba adiabática de Parr.

RESUMEN

Se determinó experimentalmente el calor específico del agua líquida empleando el método de las mezclas, para lo cual se utilizó un calorímetro y agua a diferentes temperaturas. En donde después de realizar 5 mediciones se obtuvo experimentalmente y a partir de cálculos matemáticos el calor específico del agua, que fue de 1,49 ± 0,16 cal/gk, con lo cual se obtuvo un error del 49%, demostrando así que hubo gran cantidad de fuentes de error al realizar la determinación. Finalmente se conoció el funcionamiento de la bomba adiabática de Parr.

MARCO TEÓRICO

Es posible medir la energía transferida a un sistema como calor si conocemos la capacidad calorífica del sistema, C, la relación entre el calor aportado y la elevación en la temperatura producida: C=q/∆T

Una vez conocida la capacidad calorífica, se puede medir el cambio en la temperatura del sistema y utilizar la capacidad calorífica de este último para calcular cuánto calor se ha proporcionado usando: q=CΔT

La capacidad calorífica es una propiedad extensiva; cuanto más grande es la muestra, más calor se requiere para elevar su temperatura en una cantidad dada y así mayor es su capacidad calorífica.

Las transferencias de energía como calor se miden con un calorímetro, dispositivo en el cual el calor transferido se monitoriza mediante la observación del cambio en la temperatura que produce.

Un calorímetro puede ser tan simple como un recipiente sumergido en un baño de agua equipado con un termómetro. Su capacidad calorífica se mide mediante el aporte de una cantidad conocida de calor y observando la elevación resultante en la temperatura.

La capacidad calorífica de un objeto es la relación entre el calor aportado y la elevación de la temperatura producida. Las transferencias de calor se miden con un calorímetro calibrado [1] .

Bomba calorimétrica adiabática de par

Es una bomba calorimétrica a volumen constante. La bomba es el tanque central que es lo suficientemente fuerte para resistir elevadas presiones. Al porta muestras se le suministra cierta cantidad de voltaje para que la muestra se combustione, y para un mejor resultado se hace pasar este voltaje por un alambre de platino el cual aporta con cierta cantidad de calor conocido. El calorímetro (cuya capacidad calorífica debe ser conocida) es el dispositivo completo que se observa. Para asegurar adiabaticidad, el calorímetro se sumerge en un baño de agua cuya temperatura es continuamente reajustada a aquella del calorímetro en cada etapa de la combustión [2].

PARTE EXPERIMENTAL

Materiales

Materiales Reactivos

Calorímetro Hielo

Termómetro (±0,1°C) Agua destilada

Bomba adiabática de Parr Tabletas de ácido benzoico

Balanza semi-analítica (±0,01g)

Mechero de bunsen

Soporte universal

Anillo

Malla

Procedimiento:

RESULTADOS

Tabla 1: Datos teóricos de calor específico para el agua líquida y sólida

Calor específico del agua Calor específico del hielo Calor de fusión del hielo

4,184 J/g°C [1] 0,05 cal/gk 78,9 cal/g

Tabla 2: Datos experimentales de pesos y temperaturas

Masa agua (±0,01g) Temperatura del agua (±0,1°C) Masa hielo (±0,01g) Temperatura del hielo (±0,1°C) Temperatura en equilibrio (±0,1°C)

1 100,08 31,9 50,14 0,3 4,4

2 100,09 31,8 49,35 0,2 1,5

3 100,19 29,2 50,12 0,2 5,4

4 100,19 28,5 50,18 0,2 4,5

5 100,43 31,0 50,42 0,2 3,3

Tabla 3: Calor específico para cada medición

Masa agua (±0,1K) Temperatura del agua (±0,1K) Masa hielo (±0,01g) Temperatura del hielo (±0,1K) Temperatura en equilibrio (±0,1K) Calor específico

(cal⁄(g K))

1 100,08 304,9 50,14 273,3 277,4 1,44

2 100,09 304,8 49,35 273,2 274,5 1,28

3 100,19 302,2 50,12 273,2 278,4 1,66

4 100,19 301,5 50,18 273,2 277,5 1,65

5 100,43 304,0 50,42 273,2 276,3 1,43

x ̅= 1,49

Cálculo del calor específico para el agua líquida: Medición 1

-QCEDIDO= QABSORBIDO

-m_((l)) c_((l)) (T_f-T_i )=m_((s)) c_((s)) (T_f-T_i )+m_((s)) H_f

c_((l))=-(m_((s)) c_((s)) (T_f-T_i )+m_((s)) H_f)/(m_((l)) (T_f-T_i ) )

c_((l) )=- ((50,14 g)(0,05 cal⁄(g K))(277.4 K-273,3 K)+(50,14g)(78,9 cal⁄g))/(100,08 g)(277,4 K-304,9 K)

c_((l) )=+1,44 (cal⁄(g K))

Cálculo de la desviación estándar

S^2=1/(n-1) ∑_(i=1)^n▒(xi-x ̅ )^2

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