Calor Específico de un Metal (Fiz0112)

Calor Específico de un Metal

Objetivo

Conocer una técnica para medir el calor específico de un sólido.

Equipamiento

- Vaso precipitado

- 2 matraz

- Mechero

- Sólido

- Termómetro

- Balanza

Introducción

El instrumento de trabajo será un calorímetro, que consiste en una vasija metálica, rodeada de una pared adiabatica, con una cubierta de madera provista de un agitador metálico y de un termómetro de Hg.

El método de las mezclas, utilizado para determinar el calor específico de una substancia que no reacciona químicamente con el resto del sistema, consiste, en el caso de un sólido, en introducir éste en una masa conocida de agua, que se encuentra a una temperatura diferente de la del sólido. Si se prescinde de los intercambios de calor con el ambiente (difíciles de evitar), se tendrá que la mezcla sólido-agua-calorímetro alcanza una temperatura de equilibrio, de modo que el calor cedido por el sólido será igual al calor absorbido por el agua y por el instrumento. dicho de otra forma:

(cedido por el sólido) (absorbido por el agua) (absorbido por el calorímetro)

o bien :

donde , , y son la masa y el calor específico del sólido y agua; es la temperatura inicial del sólido y ta la del agua y el calorímetro; es el valor “equivalente“ del producto entre la masa y el calor especifico del calorímetro. (Dado que el calorímetro está hecho de varios materiales, no es fácil calcular esta cantidad teóricamente). Es útil definir “el equivalente en agua del calorímetro“ , como . Se puede pensar en , como la masa de agua que absorbería la misma cantidad de energía térmica que el calorímetro. Entonces la ecuación de arriba se pone,

De la expresión anterior se puede calcular el calor específico cx del sólido si se conocen las otras variables que entran en juego. La primera parte del experimento trata de la medición experimental del valor de .

Parte1: Medición del equivalente en agua del calorímetro.

Para calcular el valor de es necesario saber el calor especifico . Entonces en vez de usar un sólido de calor especifico desconocido usamos agua caliente.

Procedimiento

1. Medir la masa del calorímetro y el termómetro.

2. Medir la temperatura de una cantidad de agua fría (de la llave).

3. Coloque una cantidad de agua caliente en el calorímetro y calcular la masa de agua agregada.

4. Medir la temperatura del agua caliente dentro del calorímetro. (Después de algunos minutos, hasta lograr el equilibrio térmico).

5. Agregar una cantidad adecuada de agua fría al calorímetro y calcular la masa de agua agregada.

6. Después de que se estabilice, medir la temperatura final de la mezcla.

7. Calcule el equivalente en agua del calorímetro.

Parte2: Medición del Calor Especifico de Algunos Sólidos.

Utilizando el procedimiento que sigue, mida el calor especifico del cobre, aluminio y vidrio.

Procedimiento

1. Mida la masa de la vasija junto con el agitador y el termómetro.

2. Coloque una cantidad suficiente de agua fría en el calorímetro, para asegurarse que al introducir el cuerpo, éste quede completamente sumergido en el agua.

3. Sumerja el sólido en un recipiente con agua en ebullición y manténgalo allí durante unos minutos. Evite que el cuerpo toque el fondo del recipiente

4. Mida la temperatura de ebullición del agua.

5. Saque rápidamente el sólido del agua hirviendo e introdúzcalo, igualmente rápido, dentro del calorímetro. Agite la mezcla sólido-agua.

6. Mida la temperatura a la cual se estabilizó la mezcla.

Análisis

• Con los datos obtenidos del desarrollo del experimento , calcule el calor específico del sólido.

• ¿ Por qué se debe evitar que el sólido al sumergirse en el agua en ebullición, no toque el fondo?

• ¿Por qué la temperatura del agua no era 100ºC?

• Comente sus resultados, estimando el margen de error en las medidas y las causas que dan lugar a ellos y que Ud. considere más importantes.

Partes Adicionales

Usando materiales asociados a los montajes previos, y algunos recursos extra disponibles en el laboratorio, usted podría estudiar:

1. Estime las energía perdida que sufre el calorímetro sin tapa.

2. Calcule el calor específico de alguna comida (como huevo duro, sal, etc)

3. Calcule el calor específico de algunos líquidos (como aceite, vinagre, etc)

4. Calcule el calor específico de otros objetos sólidos (como maderas, cerámicas, etc)

En esta sección, usted debe elegir al menos uno de estos fenómenos para estudiar. Debe registrar en su Acta lo que está analizando, cómo lo hace, los inconvenientes y resultados obtenidos, análisis, etc. Si usted se le ocurre algo interesante de medir, dentro del contexto del curso, puede agregarlo a la lista de “Adicionales”