Programa de biología, Universidad de los Llanos

LABORATORIO 7: CALORIMETRÍA

Evelyn Carolina Álvarez   164003402

Fabiana Andrea Lozano   164003418

Diana Tejada Rojas     164003435

Programa de biología, Universidad de los Llanos

RESUMEN

Durante el desarrollo del laboratorio se determinó el calor específico de algunos solidos de manera experimental, utilizando el método de mezclas con éste se observaron las diferencias que se pueden presentar en un material de acuerdo a su calor específico. Con ayuda del termómetro, un mechero eléctrico, agua y el calorímetro (recipiente térmicamente aislado que evita la fuga de calor)  se logró  determinar el calor específico de los sólidos utilizados (aluminio, cobre, hierro), y entender cuando un sistema absorbe o cede una determinada cantidad de calor. Se estableció la calorimetría la cual se encarga de mediar la cantidad de calor generada en ciertos procesos físicos o químicos.

INTRODUCCIÓN

Puesto que el calor es una forma de energía, las unidades que se utilizaran para medir el calor son unidades de medida (o de trabajo) es decir, en Julio en el SI, el ergio en el CGS. Sin embargo es frecuente emplear la caloría (cal) que se define como la cantidad necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua bajo la presión atmosférica normal. La capacidad calorífica y el calor específico se puede evidenciar si a un cuerpo de masa m cuya temperatura es t1 se le suministra una cantidad de calor Q, en el supuesto de que están únicamente provoque en el cuerpo la elevación de sus temperatura hasta un valor t2 se define la capacidad calorífica (C) del cuerpo como el cocientre entre el calor suministrado y la variación de temperatura. (Jaramillo, 2004)

es decir la capacidad calorífica de un cuerpo es el calor suminstrado al mismo por cada grado que ascienda su temperatura de la expresión anterior se deduce que: [pic 1][pic 2]

Cuando un cuerpo caliente se pone en contacto con otro frio se produce una transferencia de energía que hemos definido como calor, del primero al segundo. Cuando esta trasferencia cesa se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico. Por tanto, dos cuerpos están en equilibrio térmico cuando al ponerlos en contacto no se produce transferencia de calor entre ellos. El principio cero de la termodinámica establece: que dos sistemas aislados A y B puestos en contacto prolongado, alcanzan el equilibrio térmico y si dos sistemas A y B separadamente están en equilibrio térmico con otro C, entonces A y B están también en equilibrio térmico entre sí. Todos los sistemas en equilibrio térmico con un sistema de referencia tienen en común una misma propiedad: su temperatura. (Jaramillo, 2004)

Principios generales de la calorimetría:

* Siempre que entre varios cuerpos haya un intercambio de energía térmica, la cantidad de calor perdido por unos cuerpos es igual a la cantidad de calor ganada por los otros.La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su variación de temperatura. Así, para elevar la temperatura de un cuerpo de 20°C se requiere el doble de cantidad de energía térmica que para elevarla a 10°C. (Guerra, correa & Núñez, 1994)

* La cantidad de calor absorbida o desprendida por un cuerpo es directamente proporcional a su masa. (Guerra, correa & Núñez, 1994). Cuando varios cuerpos a temperaturas diferentes se ponen en contacto, la energía térmica se desplaza hacia los cuerpos cuya temperatura es más baja. El equilibrio térmico ocurre cuando todos los cuerpos quedan a la misma temperatura. (Guerra, correa & Núñez, 1994)

El calor específico de una sustancia puede ser negativo, positivo, nulo o infinito, dependiendo del proceso que experimente el sistema durante la transferencia de calor. Sólo tiene un valor definido para un proceso determinado. Por lo tanto, la capacidad calorífica de un sistema depende tanto de la naturaleza del sistema, como del proceso particular que el sistema experimenta. La capacidad calorífica en un proceso durante el cual el sistema se somete a una presión hidrostática externa constante, se denomina capacidad calorífica a presión constante y se representa por. (Rolle 2003)

El valor de  para un sistema determinado depende de la presión y de la temperatura. Si el sistema se mantiene a volumen constante mientras se le suministra calor, la capacidad calorífica correspondiente se denomina capacidad calorífica a volumen constante y se representa por . Debido a las grandes tensiones que se producen cuando se calienta un sólido o un líquido al que se le impide su expansión, las determinaciones experimentales de  en sólidos y líquidos son difíciles y por ello se mide generalmente la magnitud . (Rolle 2003)[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

El equilibrio térmico. El flujo de calor entre un sistema térmico y el entorno permanecerá mientras exista diferencia de temperatura y cesara cuando ambos almacenen igual temperatura. Se dice entonces que sistema y medio están en equilibrio térmico. A la inversa dos o más sistemas conectados térmicamente o un sistema y el medio que lo reda están en equilibrio térmico si se encuentran a igual temperatura. El tiempo que demora en establecerse ese equilibrio térmico dependerá de las características de la sustancia y de las características materiales de la pared térmica. Al respecto, hay paredes que son buenas conductoras de calor y otras que son malas conductoras de calor. Una pared idealmente aislante se denomina pared adiabática. (Díaz ., et al 2012)

Calor de fusión. Para determinar el calor de fusión de un cuerpo basta introducir en un calorímetro una cantidad de adecuada a temperatura superior a la de fusión del cuerpo. La observación del termómetro indica un descenso de la temperatura.  El calor cedido por el líquido del calorímetro, de masa m y calor específico c es: (Burbano ., et al 2008)

[pic 7]

 El calor absorbido por el cuerpo es una suma de tres sumando: la cantidad de calor para elevar su temperatura, la cantidad de calor necesaria para fundir el cuerpo y por último la cantidad de calor para calentar el cuerpo ya líquido de t1 a t2. (Burbano ., et al 2008)

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