Universidad de Pamplona, una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral
CAPACIDAD CALORÍFICA DE UN CALORÍMETRO Aldair Tovar ovar Zapata, Zapata, Andrea Karina Prado Chinchilla, Chinchilla, Eva Sandrith Sandrith Camacho Camacho Jaraba !epartamento de "ngenier#a $u#mica %acultad de "ngenier#a y Ar&uitectura Ar&uitectura Universidad Universidad de Pamplona Pamplona Km ' v#a (ucaramanga (ucaramanga )orte )orte !e Santander, Colombia present nte e pr*ct pr*ctica ica,, se llev+ llev+ a cabo cabo la deter determin minac aci+ i+n n de la RESU RESUME MEN: N: En la prese capacidad calor#ica de un calor#metro, para lo cual se emple+ agua destilada a distinta distintas s tempera temperatura turas s en un recipie recipiente nte con paredes paredes adiab*ti adiab*ticas, cas, halland hallando o un e&uilibrio entre estas, obteniendo como resultado una capacidad calor#ica del cal
calor#metro cuyo valor es de -,./
mc.°C
.
Palabras claves: capacidad calor#ica, calor, masa, temperatura, e&uilibrio t0rmico
INTRODUCCION:
7 cp es la capacidad calor#ica 7 T8 temperatura de me9cla
1a Capacidad Calor#ica es la cantida cantidad d de energ#a energ#a necesa necesaria ria para para aumentar 'K la temperatura de una sustancia 1a Capacidad Calor#ica 2C3 de una sustancia sustancia es una magnitud &ue indica la may mayor o men menor di diicu iculta ltad &ue presenta dicha sustancia para e4perimentar cambios de temperatura ba5o ba5o el sumin suminist istro ro de calor calor,, puede puede inte interp rpre reta tars rse e como como un eec eecto to de "nercia "nercia T0rmica T0rmica,, conocien conociendo do &ue el calor involucrado en cada una de las partes es igual a6
7 T' temperatura del sistema antes de la me9cla
Q= m.cp.!" # !$% !onde6 7 m es la masa del agua involucrada
Se mide en 5oule 2unidades del S"3 1a capaci acidad calor lor#ic #ica a 2Cp3 va vari varian ando do seg: seg:n n la susta ustanc ncia ia Su relaci+n con el calor espec#ico es6
Cp = Ce & m !e a&u# es *cil inerir &ue aumentando la masa de una sustancia, sustancia, aumentamos aumentamos su capacidad capacidad calo calor# r#i ica ca,, y con con ello ello aume aument nta a la diicultad de la sustancia para variar su temperatura Un e5emplo de esto se pued puede e aprec apreciar iar en las ciuda ciudade des s costeras donde donde el mar act:a como un
Universidad de Pamplona, una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral
gran termostato regulando las variaciones de temperatura El calor espec#ico o capacidad calor#ica espec#ica, c, de una sustancia es la cantidad de calor necesaria para aumentar su temperatura en una unidad por unidad de masa, sin cambio de estado6
Ce = Q ' m% (T% En donde Ce es el calor espec#ico, $ es la cantidad de calor, m la masa y ;T la dierencia entre las temperaturas inicial y inal Su unidad en el sistema S" es el 5ulio por
C 1a Termo&u#mica se reiere a los cambios de energ#a &ue se maniiestan en orma de calor de reacci+n o cambio de entalp#a 2;?3, 0sta :ltima deinida como contenido de calor de una sustancia 1as mediciones de calor a presi+n constante 2$p3 se reali9an llevando a cabo la reacci+n en un calor#metro en donde el calor de reacci+n se mide multiplicando el cambio de temperatura de la soluci+n 2;T3 por el peso de la soluci+n 2g3 y por su calor espec#ico 2Ce3 El calor#metro ideal debe ser un buen aislante de manera &ue no haya p0rdidas de calor hacia
los alrededores Al utili9ar un vaso de poliestireno o calor#metro tipo @ta9a de ca0@ es posible asumir &ue el calor &ue absorbe el calor#metro es despreciable Sin embargo cuando las mediciones se llevan a cabo en un calor#metro de bomba, es decir a volumen constante 2$ v3, e4iste un intercambio de calor con el calor#metro &ue debe ser tomado en cuenta En el caso de la bomba del calor#metro, se hace di#cil medir el peso y a:n m*s di#cil medir su calor espec#ico ya &ue esto involucrar#a medir el calor espec#ico de todas las partes de la aleaci+n &ue la compone, por lo &ue el t0rmino mC e se convierte en C o capacidad calor#ica del calor#metro El calor espec#ico de una sustancia se deine como la cantidad de calor &ue se necesita para subir la temperatura de ' g de sustancia en 'C A partir de esto decimos &ue B$D $?8r#a F $calor#metro D 2'3
$? 8calienteF
MATERIALES) EQUIPOS INSUMOS Circuito integrado 1GH/I 2construido y calibrado por los estudiantes3 Calor#metro Gult#metro aso de precipitados 'DDm1 Soporte universal, Aro, Galla, Gechero
Universidad de Pamplona, una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral
%igura 8 Termo Adiab*tico 2/3
Term+metro (alan9a anal#tica 2haus3
Reac!*v+s: Agua destilada 2empleada laboratorios universidad pamplona3
por de
PROCEDIMIENTO:
%igura / Gonta5e Para el calentamiento del agua 2-3
Se reali9+ el respectivo monta5e del calor#metro, compuesto por un termo adiab*tico y el monta5e 1G/I, &ue se comportaba como nuestro term+metro %igura '6 Gonta5e 1GH/I 283
Adicionamos al calor#metro 'DD m1 de agua a temperatura ambiente, los cuales se conoc#a su masa Se procedi+ a cerrar el calor#metro y tomamos las lecturas de la temperatura en voltios, agitando el monta5e 1uego de transcurrir 'I minutos, se adicionaron 'DD m1 de agua caliente a LD>C, la cual se calent+ empleando el monta5e de la igura / Se sell+ el calor#metro y se tomaron lecturas de temperatura cada 'I segundos, e4presados en voltios
RESULTADOS , RESULTADOS:
AN-LISIS
DE
Universidad de Pamplona, una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral
RESULTADOS: Promedio m'6 'DDDL--gr Promedio m86 MM,NMLIgr T'6 8DC 8M/,'IK T86 LDC /-/,'IK T/6 -8 -I,ILC /'N,L8< Tabla'6 datos tomados e4perimentalmente Sea m'6 gramos de agua r#a m86 gramos de agua caliente T'6 temp agua r#a 2inicial3 T86 temp agua caliente T/6 temp e&uilibrio 2inal3 Cp agua li& 'cal=gr>C
Grafca#1: tiempo(s) vs Voltaje (V)
Tabla": datos e4perimentales tiempo vs
Universidad de Pamplona, una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral
AN-LISIS DE RESULTADOS: Una ve9 obtenida la gr*ica &ue relacionan el comportamiento de la temperatura con respecto al tiempo en el calor#metro y al anali9ar su comportamiento se observa &ue la temperatura inicial 2T o3 permaneci+ constante hasta determinado punto indicando &ue eectivamente la agitaci+n reali9ada permiti+ &ue se ad&uiriera una estabilidad t0rmica en el sistema antes de adicionarle el agua caliente 1uego de adicionarle el agua caliente la temperatura ascendi+ bruscamente y despu0s de unos segundos y pr*cticamente de orma instant*nea se eectu+ el e&uilibrio t0rmico, a partir de ese instante para alcan9ar la temperatura inal 2T3 se comen9+ a presentar un descenso lento y continuo en los valores de la temperatura hasta &ue la disoluci+n y el interior del calor#metro alcan9aron el e&uilibrio t0rmico 2Te&3 Ecuaci+n para hallar temperatura T / O''D,LM Q D,M..8 2Ecuaci+n' practica medici+n d e temperaturaHsensores termoel0ctricos3
O''D,LM2D,-83HD,M..8
,=/0)012C 2Ecuaci+n' practica medici+n d e temperaturaHsensores termoel0ctricos3
$?8r#a F $calor#metro D
$? 8calienteF
m8Cpagua 2li&3 2T/ Q T83 F m'Cpagua 2li&3 2T/ Q T'3 F mcCpcalolimetro 2T/ Q T'3 D
38--D,Ical
F mc8I,ILKcpD
8IIN,Mcal
F
mc8I,ILKcp = ''N,-cal cal
Cp. cal+r4me!r+ = /)56
mc.°C
1a capacidad calor#ica anterior nos rele5a &ue el calor#metro est* absorbiendo calor de la me9cla, diciendo de esto &ue el material presente en el calor#metro se enr#a y calienta muy lentamente en relaci+n a otros materiales
CONCLUSIONES: En este e4perimento de laboratorio podemos concluir cuales son las unciones de un calor#metro y los cambios &ue sure la materia al e4ponerse a dierentes temperaturas Aprendimos &ue un calor#metro, sirve para determinar el calor espec#ico de un cuerpo, as# como para medir las cantidades de calor &ue liberan o absorben los cuerpos Calor y temperatura son dos t0rminos &ue generalmente las personas tienen a conundir no sabiendo &ue calor es el proceso de transerencia de energ#a entre dierentes cuerpos o dierentes 9onas de un mismo cuerpo &ue se encuentran a distintas temperaturas y la temperatura por otro lado es una magnitud reerida a las nociones comunes de caliente, tibio, r#o &ue
Universidad de Pamplona, una universidad incluyente y comprometida con el desarrollo integral
puede ser medida, espec#icamente, con un term+metro
7I7LIO8RAFÍA: $% !isponible en internet <9!!p:''aal;c*a!r+e!sc9l<.bl +sp+!.c+m'">$"'>1'capac*? a?3cal+r*@*ca3?e3;3 cal+r*me!r+.9!ml >5'>/'">$/
"% B8;*as ?e lab+ra!+r*+ ?e @4s*c+ <;4m*ca ;*vers*?a? ?e pampl+a>1'>/'">$/
6% !isponible en internet <9!!p:''.++le.c+m.c+'* mres*m;rl=9!!p6A"F "Fe!+.c*ce.mec.es "Fma!er*ales?*?ac!*c+s "Fcal+r*me!r+"F*maes "Fcal+r*me!r+.GpH*mre@; rl=9!!p6A"F "Fe!+.c*ce.mec.es "Fma!er*ales?*?ac!*c+s "Fcal+r*me!r+ "Fcal+r*me!r+.9!mlH9="6 H=$06H!b*?=FlJD@<>Me DGM 6AHK++m=$H?+c*?=KUl>>1
AMA19MHe*=*0DU/8AOe >A8$,8,AH!bm=*sc9 Hve?=>CII7EIQcMAH*ac!=r cH?;r=0//Hpae=$Hs!ar!=> H?sp=$6>1'>/'">$/>1'>/'" >$/
/% !isponible en internet 9!!p:''.++le.c+m.c+'*m res*m;rl=9!!p6A"F "FmaK*er.s*s*b.;c9*le.cl "Frep+s*!+r*+"Fap "Fc*ec*as<;*m*cas@ar mace;!*cas"Fap3 !eclab<;*m3"F*maes "F@*>/1.*@H*mre@;rl=9!! p6A"F "FmaK*er.s*s*b.;c9*le.cl "Frep+s*!+r*+"Fap "Fc*ec*as<;*m*cas@ar mace;!*cas"Fap3 !eclab<;*m3 "F$1.9!mlH9=60H=6"> H!b*?=?/r7mT@*1'>/ '">$/