Practica de Calorimetria

Laboratorio de Termofluidos

Primer Término

Practica 1 - Calorimetría

Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP)

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL)

Guayaquil-Ecuador.

Olvera Escobar Joel Alexander

jaolvera@espol.edu.ec

Resumen y Abstract

En la práctica presente se tuvo como fin la obtención del calor específico mediante el método de las mezclas, por lo que fue necesaria utilización de instrumentos para manipular la temperatura y para la medición de masa y temperatura. De acuerdo con el procedimiento, luego de medir las masas, se procedió a calentar el solido hasta una temperatura estable y se tomo datos de las temperaturas iniciales con respecto a cada masa, para finalmente mezclar el agua y el solido y tomar la temperatura de equilibrio. Con los datos procesados, y los cálculos relacionados al balance térmico, se logró obtener dos valores distintos de calor específico, los que al ser comparados con el calor específico del cobre se identificó que el primer ensayo presento mayor margen de error que el segundo. Al evaluar lo anterior, se determino que el error fue causado por fallos en seguir la metodología de manera correcta, por lo que al evitarlos se obtuvo un error mucho menor.

Palabras Clave: calor específico, balance térmico, margen de error

Resultados.                                                      

[pic 1]

A partir del procedimiento realizado en la práctica, se tabuló y trabajo con los datos medidos con lo que se consiguió obtener los siguientes valores de calor específico del sólido para cada ensayo. A partir de la siguiente ecuación:

[pic 2]

Se obtiene

En el ensayo 1

[pic 3]

En el ensayo 2

[pic 4]

Luego se determinó la propagación de error, mediante la fórmula de incertidumbre para varias variables, tomando en cuenta las incertidumbres de cada instrumento. Con lo que se obtuvo para cada ensayo:

[pic 5]

[pic 6]

Con lo que finalmente se obtiene la expresión

para cada uno de los valores presentados:

En el ensayo 1

[pic 7]

En el ensayo 2

[pic 8]

Por último, se compararon los valores experimentales con un valor de referencia, en este caso el calor especifico del cobre, con el fin de obtener un margen de error.

Calor especifico del cobre^[1]:

[pic 9]

A partir de esto se obtuvieron los siguientes porcentajes.

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

*Para reconocer de donde se estimaron estos valores y como se realizaron los cálculos, revisar tabla 1 y 2 en anexos, como también la sección de cálculos, propagación de error y margen de error.

Análisis de Resultados.                                    

El valor del calor especifico del sólido con referencia al valor referencial, demuestra que los valores experimentales obtenidos reflejan dos resultados distintos, considerando el calor específico del cobre, asumiendo que es el sólido estudiado. Como se utiliza el balance térmico como base de calculo, se asume que los valores obtenidos son correctos con respecto a la teoría. Cabe recalcar que para la presente practica no se considero perdidas de calor, como tampoco el calor del calorímetro, por lo que puede existir algún error no determinable o un mayor porcentaje de error. También podemos ver como los valores de incertidumbre son bastante altos, por lo que asume que esta variación se debe a la variación generada por el procedimiento y mal manejo o limitación de algún instrumento.

Con respecto a la manera en que se realizó la práctica, se debe tomar en cuenta distintas situaciones que pudiesen afectar el resultado final. En principio se tiene la balanza, cuya utilización depende mucho del observador, es decir que cuando una masa era medida, los valores podían distar entre sí por cada iteración ya que el punto de vista puede variar. Otra situación que pudo afectar es el manejo del calentador y el vaporizador, por ejemplo en el primer ensayo hubo dos percances. En el primero, el vaporizador se encontraba mal sujetado por lo que el agua escapaba del recipiente lo que pudo variar la temperatura final del sólido. En el segundo percance, al transferir el sólido al calorímetro, este fue derramado afuera del calorímetro por lo que varia la masa como también la temperatura de equilibrio o final luego que se realizó la mezcla. Fuera de estos errores en la metodología, no se considera que se cometió otro acto que pudiese afectar los datos utilizados y los valores finales. Considerando que en el segundo ensayo no ocurrió ninguna inconveniencia, podemos ver una gran diferencia entre el primer y el segundo ensayo con respecto al margen de error, y de manera evidente observamos un margen menor a 1% cuando se realiza la práctica de manera correcta.

De acuerdo con los instrumentos utilizados, se considera que la balanza pudo haber generado el mayor error en la medición y toma de datos. Esto se debe a que se encontraba desfasada, además que la aguja o señal que apunta al valor se encuentra alejada de las medidas por lo que su utilización es más complicada. Por otro lado no se encontró mucha inconveniencia con el uso de la termocupla, esto se debe a que es un instrumento que mide de manera más consistente e instantánea.

Conclusiones y recomendaciones.                                                      

Conclusiones

En referencia a los resultados y el análisis de su obtención, se pudo observar que los valores experimentales para el calor especifico del solido con respecto al calor especifico del cobre no distan a más del 10%, con lo cual se determina que si se trata de este material. Sin, embargo el alto margen de error refleja las complicaciones que hubo durante la práctica, como también las limitaciones del equipo en este caso la balanza.  

De acuerdo con los percances en la metodología como también el margen de error, se concluye que el primer ensayo evidencia las complicaciones presentes, destacando así que la cautela en la práctica durante el segundo ensayo demuestra mejores resultados con un margen menor al 1%.

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