FÍSICA II - 1º Grado en Ingeniería Mecánica INFORME DE PRÁCTICAS EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORÍMETRO

FÍSICA II - 1º Grado en Ingeniería Mecánica

INFORME DE PRÁCTICAS

EQUIVALENTE EN AGUA DE UN CALORÍMETRO

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ÍNDICE

1. RESUMEN ……………………………………………………….... Pág 3

2. OBJETIVOS ………………………………………………………… Pág 3

3. METODOLOGÍA …………………………………………………  Pág 3

4. INTRUMENTACIÓN…………………………………………….  Pág 5

5. DATOS Y RESULTADOS……………………………………….  Pág 5

6. DISCUSIÓN…………………………………………………………  Pág 6

7. CONCLUSIONES………………………………………………….  Pág 7

8. CUESTIONES………………………………………………………  Pág 7

9. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………  Pág  8

1. Resumen

Esta práctica nos servirá de utilidad para conocer los pasos necesarios a la hora de averiguar  la capacidad calorífica de un calorímetro. Para poder llevar a cabo esta práctica lo primero que tenemos que hacer es limpiar cuidadosamente el calorímetro de tal forma que obtengamos su peso de la forma más exacta posible para evitar que el error de los datos se acumule. Lo cual sería perjudicial para la consecución y objetivo de la práctica.

Una vez limpiado el calorímetro, lo pesamos obteniendo el dato M0. A continuación tenemos que poner en un vaso de plástico lleno de agua con cubitos de hielo para enfriarla lo más rápido posible a 0ºC. A la misma vez, cogeremos un vaso de cristal en el cual hay que depositar una cantidad de agua y calentarla en el calefactor hasta que la temperatura del agua alcance unos 15ºC superior a la del ambiente, que previamente hemos tomado y apuntado.

Terminado esto hemos de echar el agua caliente en el calorímetro y pesarlo obteniendo así M’. La masa del agua caliente se tiene con la siguiente expresión M1 = M’-M0. Al mismo tiempo hay que ir moviendo suavemente el agua fría y el agua caliente para que se estabilicen las temperaturas obteniendo T1 (agua caliente del calorímetro) y T2 (agua fría).

 Una vez estabilizadas se vierte el agua fría dentro del calorímetro, rápidamente, se cierra y se toma la temperatura obteniendo t, el valor final. Otra vez pesamos el calorímetro y se obtiene el último valor empírico M’’.

 La masa de agua fría se obtiene mediante la fórmula: M2 = M’’ – M’. Para finalizar hay que calcular K (equivalente en agua del calorímetro). Y repetir este proceso tres veces.

2. Objetivos.

• Determinar la capacidad calorífica de un calorímetro.
• Comprobar la influencia del recipiente en los intercambios caloríficos entre cuerpos contenidos en él.

3. Metodología

Cuando examinamos la transmisión de calor que ocurre en la materia a nuestro alrededor sucede que no controlamos las cantidades de materia y energía que se intercambian. En este caso hablamos de sistemas abiertos, como por ejemplo el enfriamiento de una olla que contiene agua hirviendo.

En nuestro caso, trabajaremos con un sistema cerrado (que no puede intercambiar materia con el exterior) al emplear un calorímetro que reduce el calor emitido al exterior. Sin embargo, para simplificar los cálculos supondremos que se trata de uno aislado, que no intercambia materia ni energía con el entorno.

Por otro lado, sabemos que el calor cedido o absorbido por un cuerpo, cuando no existe un cambio de fase, se expresa como:

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c: calor específico del cuerpo                                                            m: masa del cuerpo

ΔT: variación de la temperatura                                                         Q: calor cedido o absorbido

El calorímetro es un recipiente construido de tal forma que impide la conducción de calor a su través. En la mayoría de los casos suele tener dobles paredes entre las que se ha hecho el vacío o lleva un material aislante térmico, que impide o minimiza la conducción de calor, y por ello conserva muy bien la temperatura de los cuerpos que se encuentran dentro.

 En su tapadera llevan dos orificios, uno para introducir el termómetro y  el otro para el agitador. El producto de la masa del calorímetro por su calor especifico, es su capacidad calorífica, que denominaremos K.

Como el calor especifico del agua es 1 cal/ºC gr, esto equivale a considerar una masa de K gramos de agua, que absorbería (o cedería) la misma cantidad de calor que el calorímetro, para la misma variación de temperatura. Por eso a K se le llama equivalente en agua del calorímetro.

 El valor de K se refiere tanto al recipiente como a sus accesorios; el termómetro y el agitador. Si dentro del calorímetro tenemos una masa de agua M1 a la temperatura T1, y la mezclamos con otra masa de agua M2 a la temperatura T2 una vez alcanzado el equilibrio térmico, el conjunto T1, el balance energético es:

 (M1 c +K). (T1 – T) = M2 c. (T – T2), así pues obtenemos la expresión:

[pic 3]

Siendo c el calor específico del agua  c = 1 cal/g ºC.

4. Instrumentación

[pic 4] [pic 5][pic 6]

Calorímetro                                        Calefactor                                    Vaso de precipitado

[pic 7]

Termómetro ( ± 0.1 ºC)

5. Datos y resultados

Aquí podemos observar la siguiente tabla en la cual se recogen los datos que nos han aportado las diferentes experiencias que hemos ido realizando a lo largo de esta sesión de prácticas.

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