Capacidad Calorifica DE UN Calorimetro 1 PDF

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CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO HERRERA, Gloria, BONETH, Virgilio, PADILLA, José,

Programa de microbiología. Facultad de ciencias básicas. Universidad de Pamplona. Pamplona. Norte de Santander. Colombia. Fecha

Resumen

El calorímetro es un instrumento utilizado para medir el calor entregado o recibido por un cuerpo. El calorímetro a demás en un contenedor adiabático que no intercambia calor con el exterior, k es la constante del calorímetro que agrupa todos los valores que conocemos, por esta misma definición K siempre es positiva. El objetivo de esta práctica estaba basado en la construcción de un calorímetro para medir la temperatura del equilibrio, entre mayor es la capacidad calorífica menor es la variación de temperatura por lo tanto es más preciso el calorímetro. Posteriormente fue calibrado para así realizarle la determinación del calor específico del agua. La mayor parte de los calorímetros son diseñados de forma que se minimice la transferencia de calor entre el sistema y los alrededores. La calibración del calorímetro consiste en determinar la capacidad calorífica que presenta el conjunto de materiales que forman las distintas partes del calorímetro (vaso calorimétrico, sistema de agitación, dispositivos de medida de temperatura, etc.) y que van a absorber una parte de la energía térmica suministrada al sistema. Palabras claves: calor, calorímetros, masa, temperatura.

Abstracs: The calorimeter is an instrument used to measure the heat delivered or received by a body. The calorimeter to others in an adiabatic container that does not exchange heat with the outside, k is the constant of the calorimeter that groups all the values that we know, by this same definition K is always positive. The objective of this practice was based on the construction of a calorimeter to measure the equilibrium temperature, the higher the heat capacity, the lower the temperature variation, therefore the calorimeter is more accurate. Later it was calibrated in order to determine the specific heat of the water. Most calorimeters are designed in such a way as to minimize heat transfer between the system and the surroundings. Calibration of the calorimeter consists of determining the heat capacity of the set of materials that make up the different parts of the calorimeter (calorimetric vessel, stirring system, temperature measurement devices, etc.) and that are going to absorb a part of the energy thermal supplied to the system.

Keywords: heat, calorimeters, mass, temperature.

Introducción: Basándose en leyes de la termodinámica obtenemos que el intercambio de calor se da de un cuerpo a otro

sin tener un tiempo definido para dichos procesos, pero con el fin de llegar al equilibrio térmico de los cuerpos que participa en el intercambio, así como lo explica la ley cero de la termodinámica (Jean-François,. 2005), en la ciencia en especial en la física se ha estado interesado

en la rapidez y cambio con el que ocurre dicho proceso lo cual nos ha estimulado para la creación de artefactos con el fin de dar respuesta a nuestras preguntas de manera experimental logrando así calcular el cambio de energía a través del tiempo transcurrido.

de algodón se terminó de aislar y de ajustar el vaso desechable.

Entre los muchos instrumentos creados en este informe se ha referenciado la toma de datos con ayuda de un calorímetro, también se observa la creación de un calorímetro casero para la medición de flujo del calor.

Posterior a esto se le adiciono aproximadamente 100 ml de agua a temperatura ambiente.

Este estudio es llevado a cabo por la calorimetría lo cual se ocupa de medir la energía y la entalpía esto experimento son llevados gracias a instrumentos que facilitan la obtención de dichos datos en este caso utilizamos el calorímetro encargado de aislar el interior del instrumento con el exterior para evitar lo más posible la pérdida de calor a la hora de realizar los procesos de medición de temperatura de acuerdo a la estructura del calorímetro y la forma de conservar el calor dentro de este, se puede concluir que el calorímetro es adiabático(García, V. et ál, 2007),la fase final del experimento está basada en la toma de datos de la temperatura al pasar del tiempo de manera que la temperatura aumenta o disminuye dependiendo las condiciones proporcionadas a la muestra. Gracias a los procesos utilizados en la práctica, toma de datos y con ayuda de la fórmula planteada.

∑ Qi=0

Q Aguafria +Q Agua caliente + Q calorimetro=0

Se logró determinar la capacidad calorífica.

Luego de tener el calorímetro hecho se introdujo un termómetro en la parte superior del baso desechable para determinar la capacidad calorífica.

Se tapo el recipiente y se tomó lectura de la temperatura cada minuto durante 10 a15 minutos. Una vez trascurridos este tiempo se le agrego al calorímetro 100ml de agua aproximadamente 80°C, que ha sido pesada antes de ser calentada. Finalmente se registró la temperatura del agua por 10 minutos mas Para obtener los datos de forma ordenada se realizó una curva de temperatura en fusión del tiempo que representa un termograma en el cual se aprecia un aumento de temperatura en el sistema. Por medio de la gráfica se determinó la temperatura inicial y la temperatura final Con los datos anteriores y las ecuaciones mencionadas en la guía de laboratorio se planteó la expresión de balance de calor Finalmente se calculó la capacidad calorífica del calorímetro. Resultados y análisis Siguiendo los pasos para la elaboración del calorímetro, este quedo diseñado como se puede observar en la figura 1. a partir de ese montaje llevar a cabo los siguientes pasos para de esa formar obtener los resultados. Figura 1. Calorímetro

Procedimientos Para llevar a cabo este laboratorio se escogió una celda calorimétrica la cual se fabricó con un vaso de icopor, al cual se le adiciono tres cuartas partes de aserrín introduciendo un vaso de platico o desechable dentro del vaso de icopor y el aserrín, después de esto con un poco

Los resultados de esta práctica se tomaron a partir de los resultados arrojados a tres compañeras, los cuales se encuentran en la tabla 1.

Tabla 1. Datos de la práctica de calorimetría.

Liceth

Figura 2. Termograma datos de Karla

31,0°C 31,0°C 33,7°C 33,5°C 33,4°C 33,2°C 33,2°C 33,2°C 33,2°C 31,0°C 33,2°C

Figura 3. Termograma datos de Diana

Termograma datos de Diana 38.0

Temperatura en °C

cal °c cal 66,66 °c cal 104,54 °c 10

Liceth

35 35.0 34 34.0

34.6 33.6

33

7

8

33.0 1

2

3

4

5

6

Termograma datos de Liceth

Capacidad calorífica.

Diana

35.6

Tiempo en minutos

Tabla 2. Capacidad calorífica de calorímetros.

Karla

36.1 36.0

32.0

La capacidad calorífica de los calorímetros elaborados por cada una de las compañeras se encuentran registrados en la tabla 2 y los procedimientos por donde se obtuvieron estos se encuentran en los anexos.

Datos

36.8

37.0

Temperatura en °C

Datos practica calorimetría Estudiantes Agua en el calorímetro Dato Karla Diana . s 1 32,3 °C 34,0°C Agua fría 2 32,3 °C 34,0°C 3 38,3°C 36,8°C 3 37,8°C 36,1°C 5 36,5°C 35,6°C Agua fría + Agua 6 35,8°C 35,0°C caliente 7 35,8°C 34,6°C 8 35,8°C 33,6°C 9 35,8°C 33,6°C Ti 32,3°C 34,0°C Tf 35,8°C 35,8°C Datos. Agua fría 50g Agua caliente 50g

sustancia que se encuentra en cada calorímetro, (al principio solo hay agua fría y luego se le agrega agua caliente) con respecto al tiempo, que en este caso se tomó en minutos.

34 33.5 33 32.5 32 31.531 31 30.5 30 29.5 1

33.7

2

33.5

33.4

33.2

33.2

33.2

33.

3

4

5

6

7

8

Tiempo en minutos

Figura 4. Termograma datos de Liceth

A continuación se presentan los termogramas de cada uno de los datos presentados en la tabla 1, en el cual se observa el comportamiento de la temperatura de la

Análisis de resultados.

Temperatura en °C

Termograma datos de Karla 39 38 37 36 35 34 32.3 33 32 31 30 29 1

38.3

37.8 36.5

2

3

4

35.8

35.8

35.8

5

6

7

Tiempo en minutos

Los resultados presentados en este informe fueron tomados de los datos reportados por tres estudiantes de la asignatura de fundamentos de fisicoquímica que no 35.8 tuvieron inconvenientes al momento de realizar el calorímetro en casa y por esta razón realizaron de manera satisfactoria el procedimiento, cabe recalcar que cada una reporto una temperatura de agua fría distinta, pero a esta le agregaron agua caliente a una temperatura de 40°C, de esta forma cada minuto se anotó la temperatura reportada por el termómetro hasta que se 8

equilibró la temperatura . Los datos nos arrojan una interacción de calor entre los sistemas (agua fría y agua caliente), entonces esto se define como la transferencia de una cantidad de calor desde el sistema con mayor temperatura al de menor temperatura (David R, 2007), que busca nivelar la temperatura de dichos sistemas hasta alcanzar un valor conocido como temperatura de equilibrio que en este estudio se reportó como (Tf). La determinación de los cambios térmicos que acompañan a los procesos termodinámicos se realiza con el Calorímetro, elaborado con elementos que principalmente evitan la perdida de calor por radiación y convección (García, V. et ál, 2007), en este caso se usó una camisa exterior construida con aserrín y algodón, y permite asegurar una velocidad uniforme de pérdida de calor, dentro de esta camisa se encuentre el recipiente donde se lleva a cabo el proceso, un termómetro para registrar el cambio de temperatura y un agitador que mezcla de manera uniforme la sustancia. En este proceso es muy importante determinar la capacidad calorífica de los calorímetros elaborados por cada una de las compañeras para poder determinar la eficiencia o precisión de cada uno y de esa manera establecer cual compañera obtuvo el mejor resultados, por lo anterior, se usó la fórmula para hallar la capacidad calorífica cuyo procedimiento se encuentran en anexos y los resultados también se encuentran registrados en la tabla 2. Estos últimos representan respectivamente el calor absorbido por cada uno de los calorímetros, es evidente que los datos que los datos divergen (ninguna capacidad calórica arrojo el mismo valor), lo que está ligado; al proceder de cada una de las compañeras, la temperatura inicial de agua fría y no hay que descartar que el calorímetro pudo estar expuesto al escape del calor por algún orificio. Teniendo en cuenta que entre mayor es la capacidad calorífica, menor es la variación de temperatura para un valor dado del calor, por tanto más preciso es el calorímetro (C. J. Willis.,1995), por los datos arrojados en la tabla 2, podemos expresar que el realizado por liceth ejecutó el procedimiento de mejor manera, cabe destacar que los datos arrojados por Diana presentan una inconsistencia y es resumida en el siguiente parámetro; el resultado de la temperatura final no debe estar por debajo de la temperatura inicial (David R, 2007), si esto ocurre es sinónimo de mal procedimiento. Por último, el calorímetro realizado por Karla de cierto forma tuvo un procedimiento adecuado teniendo en cuenta el parámetro mencionado anteriormente, pero, su capacidad calórica

fue la más baja, por ende se determina que este no fue tan preciso. Conclusión En la práctica de este laboratorio logramos observar y estudiar la capacidad calorífica que se emplea para conocer las propiedades de las sustancias estudiadas su magnitud, las ecuaciones son ayudas necesarias y manejarlas con claridad para analizar cada capacidad calorífica de las muestras. Las sustancias posee diferentes capacidades al almacenar energía, al agregarle calor el movimiento de sus moléculas aumentan y logran tener rapidez al momento de trasladarse. Teniendo claro el concepto de calor especifico de una sustancia es la cantidad de calor que debemos suministrar a la masa para aumentar su temperatura en una unidad ya sea en (kelvin o grados Celsius) partir de la sustancia que tenemos. Finalmente podemos concluir que la capacidad calorífica es una propiedad de cada sustancia y siempre es una magnitud positiva, por medio de la ecuación de calor se logra calcular la constante de calor específico del calorímetro, cuando se realiza un registro de volúmenes en específicos de agua en diferentes temperaturas. Referencias. HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS , David R, LIDE , editor-in-chief 88th EDITION 20072008 García, V., Moreno-Piraján, J. C., & Giraldo, L. (2007). Construcción de un Calorímetro para la Determinación de Entalpías de Inmersión. Información Tecnológica, 18(3). doi:10.4067/s071807642007000300008 Christopher J. Willis. (1995).Resolución de problemas de química general. (Florencio Arce Vázquez, Jose Sergio Casas Fernandez, jose Sordo Rodriguez. Trads). (pp. 109). recuperado de. https://books.google.com.co/books? id=Llsd3VW7srYC&pg=PA109&dq=capacidad+calor %C3%ADfica+calorimetro&hl=es419&sa=X&ved=2ahUKEwi2gZCYr67wAhVOEFkFH VOyDZEQuwUwA3oECAUQBw#v=onepage&q=capac idad%20calor%C3%ADfica%20calorimetro&f=false

Anexos. Capacidad calorífica Karla

Diana

Liceth

cal ( 40 °C−35,8 °C )−50 g∗1 cal (35,8° C−32,3 ° C) g∗° C cal 35 cal g∗° C K= =10 = 3,5 °C °C (35,8 ° C−32,3 °C) cal ( 40 °C−35,8 °C )−50 g∗1 cal (35,8° C−34,0 °C) 50 g∗1 g∗° C cal 120 cal g∗° C K= =66,66 = °C 1,8 °C (35,8° C−34,0 ° C) cal (33,2 °C−31,0 ° C) cal ( 40 °C−33,2 ° C )−50 g∗1 50 g∗1 g∗° C g∗° C cal 230 cal K= =104,54 = 2,2° C °C (33,2 °C−31,0 ° C) 50 g∗1...