DETERMINACIÓN DEL CALOR ESPECÍFICO DE UN CALORÍMETRO, DE UN METAL Y CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO

RESUMEN

Se elabora un calorímetro experimental para tomar la medida del calor específico de un metal, y del calor latente de fusión del hielo. El calorímetro, de una capacidad aproximada de 200ml, se diseña con un vaso de icopor, cerrado y un termómetro introducido por la tapa para tomar las temperaturas. Cuando se introduce el metal que ha tomado previamente la temperatura del agua hirviendo en el recipiente adiabático, que contiene agua a temperatura ambiente, se produce el intercambio calórico de un cuerpo al otro alcanzando la temperatura de equilibrio en un determinado tiempo. Cuando se toma el valor de calor del metal que es 18.13 cal/gºC y el del agua que está a 22°C, estos se mezclan; pasado cierto tiempo se alcanza una temperatura de equilibrio en el sistema. Se debe tener en cuenta que la suma de las cantidades de calor intercambiadas sea cero. Para la parte experimental de la determinación de calor de fusión del hielo se tomaron valores de la masa de agua líquida y su temperatura y la masa de hielo a - 4ºC. Se mezclaron dentro del vaso de icopor, hasta alcanzar una temperatura de equilibrio. Después se calculó el calor de fusión del hielo 748.6 g.ºC. Este artículo explica experimentalmente la relación entre la cantidad de calor adicionado o retirado y el aumento o disminución de su temperatura sin que haya cambio de estado de la materia, estando esto a su vez relacionado con la masa del cuerpo y el calor específico. Esta parte estuvo dividida en tres procesos; el primera consistió en la transferencia de temperatura de dos masas de agua, lo que permitió calcular el calor especifico del calorímetro (CpK= -5.2 cal/gºC), en el segundo proceso se hizo la determinación del calor especifico del metal (CpK= 18.13 cal/gºC) y el ultimo la determinación del calor de fusión del hielo 748.6 g.ºC.

Palabras claves: calorímetro, cobre, hielo, calor de fusión, calor específico.

ABSTRACT

Experimental calorimeter is made to take the measurement of the specific heat of a metal, and the latent heat of melting ice. The calorimeter, with an approximate capacity of 200ml, is designed with a styrofoam cup, closed and a thermometer inserted in the lid to take temperatures.

When the metal is introduced has previously taken the temperature of boiling water in the adiabatic vessel, containing water at room temperature, heat is exchanged from one body to another to reach the equilibrium temperature at a given time. When you take the heat value of the metal that is 18.13 cal/gºC And the water that is 22 ° C, these are mixed, after a certain time the temperature reaches equilibrium in the system. It should be noted that the sum of the amounts of heat exchanged is zero. For the experimental determination of the heat of fusion of ice took values of mass of liquid water and its temperature and the mass of ice at - 4 ° C. Were mixed in the Styrofoam cup to reach an equilibrium temperature. Then calculated the heat of fusion of ice 748.6 cal/ gºC. This article explains experimentally the relationship between the amount of heat added or withdrawn and the increase or decreases its temperature with no change in state of matter, this in turn being related to body mass and specific heat. This part was divided into three processes: the first involved the transfer of temperature of two bodies of water, which allowed calculating the specific heat of the calorimeter (Cpk= 5.2 cal / g ° C), in the second process was determining the specific heat of the metal (Cpk = 18.13 cal / g ° C) and the final determination of the heat of fusion of ice 748.6 cal/ gºC.

Keywords: calorimeter, copper, ice, heat of fusion, specific heat.

INTRODUCCION

La calorimetría, es la ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor. El calorímetro es el instrumento que mide dicha energía. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente.1

El calor específico, es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en Julios por Kilogramo y Kelvin; en ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado. 1

El calor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.

El calor latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. 2

Qganado=Qcedido

Qg+Qc=0

Figura #1: Ecuación Ley cero de la Termodinámica

Cuando dos o más cuerpos que tienen distintas temperaturas se ponen en contacto térmico se observa que, al cabo de cierto tiempo, todos ellos tienen la misma temperatura. Uno de los métodos para determinar el calor específico de un cuerpo, es el método de las mezclas. Para ello pondremos dos cuerpos A y B en contacto térmico en el interior de un calorímetro aislado térmicamente del medio exterior. 3

Figura #2: Cantidad de calor Q. Obtenida de http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/ciencias-basicas/fisica-ii/2013/i/guia-8.pdf

Figura #3: Equilibrio Térmico. Obtenida de http://es.slideshare.net/gobad/calor-especifico

Al no existir, o ser muy pequeño el intercambio de calor con el medio exterior a través de las paredes del calorímetro, la cantidad de calor cedida por el cuerpo más caliente será igual a la absorbida por el cuerpo de menor temperatura. 3

Figura #4: Ecuación determinar la constante del calorímetro

Para determinar el calor especifico de un cuerpo desconocido, siempre que conozcamos los demás parámetros, pero si se tienen en cuenta las cantidades de calor absorbidas por el propio calorímetro, el termómetro, otros. La fórmula anterior, y es el equivalente en agua del calorímetro que es constante en todas las experiencias y se llama así, porque sus efectos en las ecuaciones son equivalentes a una masa de agua que tenga su misma capacidad calorífica, es decir, la masa de agua que necesita el mismo número de calorías que el calorímetro con todos sus

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