Calorimetria

Introducción

La calorimetría, la palabra calorimetría deriva del latino "calor", pues es la ciencia de medir el calor de las reacciones químicas o de los cambios físicos. El científico escocés Joseph Black fue el primero en reconocer la distinción entre calor y temperatura, por esto se lo considera el fundador de calorimetría. Pues en 1761 Black se dio cuenta de que la aplicación de calor al hielo, no lo convertía a éste inmediatamente en líquido, sino que el hielo absorbía cierta cantidad de calor sin aumentar su temperatura. También observó que la aplicación de calor al agua hirviendo, no daba como resultado la inmediata evaporación. De estos trabajos dedujo que el calor aplicado, tanto al hielo como al agua hirviente, tenía que tener una cierta combinación con las partículas de hielo y de agua y convertirse en "calor latente". Este descubrimiento marcó el comienzo de la termodinámica. (Carranza, 1998)

Además diferentes sustancias tienen diferentes calores específicos. Esto resultó ser importante, no solamente en el campo científico, sino que también fue decisivo para el desarrollo de la máquina de vapor. El instrumento utilizado en calorimetría se denomina calorímetro. La calorimetría indirecta calcula el calor que producen los organismos vivos mediante su producción de dióxido de carbono y de los residuos de nitrógeno, pero frecuentemente amoníaco en organismos acuáticos o, también, urea en los terrestres. Antoine de Lavoisier indicó en 1780 que la producción de calor puede ser calculada por el consumo de oxígeno de los animales. Naturalmente, el calor generado por los organismos vivos también puede ser medido por calorimetría directa, en la cual el organismo entero es colocado en el interior del calorímetro para hacer las mediciones.

OBJETIVOS

Determinar experimentalmente el equivalente en agua del calorímetro.

Establecer experimentalmente la temperatura de equilibrio (final) de una mezcla y el calor específico de un cuerpo.

Materiales y métodos

Mezcla 1

Con la probeta se midió 75 ml de agua y se introdujo en el calorímetro y con un termómetro se tomó la temperatura al transcurrir 2 minutos. Después medimos 75 ml de agua en la probeta (m2) y se calentó en el vaso de precipitación y hasta que llegó a 60ºC que se midió con el termómetro. La m2 se colocó rápidamente en el calorímetro, se tapó y agito durante dos minutos y se tomó la temperatura nuevamente (Tf). Y con los siguientes datos se calculó el equivalente en agua del calorímetro.

Mezcla 2

Con la probeta se midió 50 ml de agua(m1) y se los colocó en el calorímetro y se tomó la temperatura, después se midió 100 ml de agua (m2) y se calentó en el vasa de precipitación hasta 50ºC y se introdujo en el calorímetro rápidamente se lo tapó y agito por dos minutos, y se volvió a tomar la temperatura(Tf)

Mezcla 3

Se midió en la probeta 140 ml de agua (m1) y se colocó en el calorímetro tomando la temperatura inicial (Ti), se masó las dos grapas la de aluminio y la de cobre se las ató con un hilo colocándolas en el vaso de precipitación con agua y se calentó, primero la de aluminio hasta llegar al punto de ebullición y se colocó rápidamente en el calorímetro se lo tapo y agitó por dos minutos hasta alcanzar el punto de equilibrio y se tomó la temperatura final(Tf). Se realizó en mismo procedimiento con la grapa de cobre.

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Tabla 1

M1 T1 M2 T2 Tf E

g °C g °C °C g

75 23 75 60 41 4,166

Tabla 2

M1 T1 M2 T2 Tf E

g °C g °C °C g

50 23 100 50 41 4,166

Tabla 3

Material M1 T1 M2 T2 Tf E

g °C g °C °C g

Aluminio 140 23 11 91 25 4,166

Cobre 140 23 37 91 26 4,166

Determine el equivalente en agua del calorímetro. Utilice la ecuación 4 y los datos de la Tabla 1.

mcal=E=m2 ((Tf-T2))/((T1-Tf) )-m1

mcal=E=(75g) ((41°C-60°C))/((23°C-41°C) )-(75g)

mcal=E=4,166g

Calcule el calor cedido y el calor absorbido para la mezcla 2. Utilice los datos de la Tabla2.Expresar el resultado en el SI.

Q_cedido=mc∆T

Q_cedido=(0,1kg)(4190 J/(Kg)(°C) )(41°C-50°C)

Q_cedido=-3771

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