CONSTANTE DEL CALORÍMETRO - FÍSICA I

UNIVERSIDAD DE LANÚS
LICENCIATURA EN TECNOLOGÍAS FERROVIARIAS
FÍSICA I
PROFESORES: Lic. VERÓNICA ISOLA e Ing. ALFREDO MENÉNDEZ
CURSO: 2do cuatrimestre de 2013
Cálculo de la constante del calorímetro
Autores: Isidro Pérez, Leandro Cerdá, Raúl Castro, José María Falcioni

1. Licenciatura en Tecnologías Ferroviarias Director: Lic. Alejandro Tornay Física I Lic. Verónica Isola Ing. Alfredo Menéndez TRABAJO PRÁCTICO NRO. 3 – CALORÍMETRO 2013 - 2do. Cuatr. Universidad Nacional De Lanús Rectora: Dra. Ana Jaramillo Departamento de Desarrollo Productivo Director: Dr. Oscar Tangelson Isidro Pérez – Raúl Castro – Leandro Cerdá – José Falcioni 29/10/13 1 GRUPO INTEGRADO POR: Isidro Pérez Raúl Castro Leandro Cerdá José M. Falcioni CALORÍMETRO DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DETERMIANCIÓN DE CAPACIDAD CALÓRICA CÁLCULO DE CALOR ESPECÍFICO

2. Universidad Nacional De Lanús Rectora: Dra. Ana Jaramillo Departamento de Desarrollo Productivo Director: Dr. Oscar Tangelson Isidro Pérez – Raúl Castro – Leandro Cerdá – José Falcioni 29/10/13 2 Calorímetro El calorímetro es un instrumento que sirve para medir la cantidad de calor entregada o recibida por un cuerpo. Lo que en otras palabras significa que se lo puede utilizar para determinar la capacidad calorífica y el calor específico, que es un caso particular de capacidad calorífica. El tipo más difundido se conforma según se ve a continuación. Recipiente Contenedor Material Aislante Térmico Tapa del Contenedor Tapa Aislante Termómetro Agitador Un calorímetro es un Contenedor adiabático: QUE NO INTERCAMBIA CALOR CON EL EXTERIOR Licenciatura en Tecnologías Ferroviarias Director: Lic. Alejandro Tornay Física I Lic. Verónica Isola Ing. Alfredo Menéndez TRABAJO PRÁCTICO NRO. 3 – CALORÍMETRO 2013 - 2do. Cuatr.

3. Universidad Nacional De Lanús Rectora: Dra. Ana Jaramillo Departamento de Desarrollo Productivo Director: Dr. Oscar Tangelson Isidro Pérez – Raúl Castro – Leandro Cerdá – José Falcioni 29/10/13 3 Calorímetro – Preparación del sistema aislado Inicialmente tenemos el calorímetro compuesto por: El termómetro de masa M t con calor específico C t El agitador de masa M a con calor específico C a El recipiente de masa M v con calor específico C v Como no conocemos estos valores lo que vamos a hacer es agruparlos en un concepto que llamaremos constante del calorímetro “ k ”. Agregamos una cantidad de agua M a una temperatura mayor que la del resto de los elementos. Dejamos reposar un tiempo y vemos que se produce un intercambio de calor entre el agua y los componentes del calorímetro. Terminado el proceso de intercambio todos los componentes del sistema: agua, recipiente, termómetro y agitador están a la misma temperatura T 0, indicada por el termómetro. Licenciatura en Tecnologías Ferroviarias Director: Lic. Alejandro Tornay Física I Lic. Verónica Isola Ing. Alfredo Menéndez TRABAJO PRÁCTICO NRO. 3 – CALORÍMETRO 2013 - 2do. Cuatr.

4. Universidad Nacional De Lanús Rectora: Dra. Ana Jaramillo Departamento de Desarrollo Productivo Director: Dr. Oscar Tangelson Isidro Pérez – Raúl Castro – Leandro Cerdá – José Falcioni 29/10/13 4 Calorímetro – Determinación de la constante “k” del calorímetro Agregamos una cantidad de agua m a una temperatura T mayor a T . Ahora tenemos un sistema aislado en el que se comienza a intercambiar calor entre el agua que se acaba de agregar y el resto de los elementos que conforman en calorímetro. Terminado el proceso de intercambio de calor todo el sistema se encuentra a una temperatura de equilibrio T e indicada por el termómetro Tenemos entonces un sistema adiabático que, como tal, no intercambia calor con el exterior. Esto significa que el calor que entregó el agua caliente tuvo que ser absorbido por los elementos del calorímetro: agua previa, recipiente, termómetro y revolvedor. En otras palabras la variación del contenido calorífico es “ ” Licenciatura en Tecnologías Ferroviarias Director: Lic. Alejandro Tornay Física I Lic. Verónica Isola Ing. Alfredo Menéndez TRABAJO PRÁCTICO NRO. 3 – CALORÍMETRO 2013 - 2do. Cuatr.

5. Universidad Nacional De Lanús Rectora: Dra. Ana Jaramillo Departamento de Desarrollo Productivo Director: Dr. Oscar Tangelson Isidro Pérez – Raúl Castro – Leandro Cerdá – José Falcioni 29/10/13 5 Calorímetro – Determinación de la constante “k” del calorímetro Podemos plantear entonces la variación de contenido calórico de cada elemento “ k ” es la constante del calorímetro que agrupa todos los valores que no conocemos. Equivalentes de agua. Por su propia definición, “ k ” es siempre positiva. M x C a x ( T e – T ) + M t x C t x ( T e – T ) + M v x C v x ( T e – T ) + M a x C a x ( T e – T ) + m x C a ( T e - T ) = agua inicial termómetro recipiente agitador agua agregada Tomando factor común ( T e – T ) reordenamos de la siguiente manera k (M + k ) x ( T e – T ) + m x ( T e - T ) = Reemplazamos por “ k ” y considerando que C a es la unidad queda k = m x ( T - T e ) - M ( T e – T ) Despejando “ k ” nos queda Licenciatura en Tecnologías Ferroviarias Director: Lic. Alejandro Tornay Física I Lic. Verónica Isola Ing. Alfredo Menéndez TRABAJO PRÁCTICO NRO. 3 – CALORÍMETRO 2013 - 2do. Cuatr. (M x C a + M t x C t + M v x C v + M a x C a ) x ( T e – T ) + m x C a ( T e - T ) =

6. c = ( M + k ) x ( T - T e ) m x ( T e - T ) Universidad Nacional De Lanús Rectora: Dra. Ana Jaramillo Departamento de Desarrollo Productivo Director: Dr. Oscar Tangelson Isidro Pérez – Raúl Castro – Leandro Cerdá – José Falcioni 29/10/13 6 Calorímetro – Determinación de calor específico A partir de la fórmula general de variación de calor (M + k ) x ( T e – T ) + m x c ( T e - T ) = Conociendo la constante del calorímetro “ k ” podemos calcular el Calor Específico “ c ” del material de masa “ m ” Entonces podemos usar el calorímetro para determinar el calor específico de cualquier elemento. Despejando de la fórmula anterior tenemos Licenciatura en Tecnologías Ferroviarias Director: Lic. Alejandro Tornay Física I Lic. Verónica Isola Ing. Alfredo Menéndez TRABAJO PRÁCTICO NRO. 3 – CALORÍMETRO 2013 - 2do. Cuatr.