Fundaentos Y Aplicacion De La Mecanica

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

EXPERIENCIA EDUCATIVA PROCESOS QUÍMICOS

FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS

PRÁCTICA No. 8

EQUIVALENCIA CALOR-TRABAJO

SUSTENTO TEÓRICO

Cuando un sistema se pone en contacto con otro más frío que él, tiene lugar un

proceso de igualación de las temperaturas de ambos. Para explicar este

fenómeno, los científicos del siglo XVIII conjeturaron que una sustancia que

estaba presente en mayor cantidad en el cuerpo de mayor temperatura fluía hacia

el cuerpo de menor temperatura. Según se creía, esta sustancia hipotética

llamada calórico era un fluido capaz de atravesar los medios materiales. Por el

contrario, el primer principio de la termodinámica identifica el calórico, o calor,

como una forma de energía que puede convertirse en trabajo mecánico y

almacenarse, pero no es una sustancia material. Experimentalmente se demostró

que el calor, que originalmente se medía en unidades llamadas calorías, y el

trabajo o energía, medidos en julios, eran completamente equivalentes. Una

caloría equivale a 4,186 julios.

Dada la posibilidad de transformar trabajo mecánico en calor y el calor en trabajo

mecánico, cabe preguntarse si existe una relación entre la cantidad de calor

producido y la energía mecánica cedida por el sistema. El principio de

equivalencia entre el calor y el trabajo mecánico enuncia que cuando un sistema

material que realiza un ciclo, es decir, que parte de un estado inicial dado y vuelve

al mismo estado, cambia con el medio exterior trabajo mecánico y calor

exclusivamente, si absorbe calor, realiza un trabajo, si desprende ha recibido

trabajo. (Serway, 1998)

OBJETIVOS

 Introducir el tema de energía y ver las interrelaciones de sus diversas

formas de manifestación.

 Calcular la capacidad térmica del calorímetro, determinando la temperatura

inicial del agua fría utilizada y la temperatura de equilibrio.

 Obtener la equivalencia calor-trabajo del calorímetro en cuestión.

DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA

En esta práctica se determinará la capacidad térmica del calorímetro que se

utilizará para medir las temperaturas de las diferentes mezclas de agua, las cuales

se necesitarán para poder calcular la equivalencia calor-trabajo del sistema

construido en el laboratorio. También se determinará la potencia del dispositivo

eléctrico utilizado para calentar las mezclas de agua y se hará uso de un

multímetro.

MATERIAL

 1 Frasco Dewar

 1 Probeta 100 ml

 1 Cronómetro

 1 Termómetro

 1 Vaso de precipitados 600 ml

EQUIPO

 Multímetro

 Resistencia eléctrica

REACTIVOS

 Agua destilada

PROCEDIMIENTO

Primera Etapa. Determinación de la capacidad térmica del calorímetro

Medidas de Seguridad

la toma de corriente; no sacar del agua mientras esté conectada, pues se quemará

la resistencia.

• No tocar con las manos la parte metálica, y solamente tomarla por el extremo

aislado para evitar un choque eléctrico.

1. Antes de realizar la práctica llevar a cabo una discusión grupal con el profesor

acerca del concepto de equivalencia calor-trabajo.

2. Colocar en un frasco Dewar 100 ml de agua fría ( a temperatura ambiente)

3. Registrar la temperatura del agua cada 30 segundos durante 5 minutos (para

que alcance el equilibrio térmico con el calorímetro).

4. Por otro lado, colocar en el vaso de precipitados de 600 ml, aproximadamente

400 ml de agua y calentar a ebullición con la resistencia eléctrica.

5. Transferir a una probeta 100 ml del agua que está hirviendo, registrar su

temperatura (en la probeta) y añadirla al frasco Dewar al minuto 5.

6. Agitar la mezcla y continuar registrando la temperatura cada 30 segundos

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