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Para medir la capacidad calorica o el calor especifico de un metal se sumerge este en agua en ebullición y luego se sumerge en agua a temperatura ambiental. De la masa de agua y de las temperaturas se puede asi determinar las propiedades térmicas del metal.

>Modelo

ID:(1315, 0)

Concepto

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ID:(15248, 0)

Descripción

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Calorímetro con carcasa aislante que contiene un termómetro y una muestra sumergida en agua. Junto a él, se encuentra un calorímetro metálico profesional.

ID:(11120, 0)

Descripción

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Pasos para realizar la medición:

Calentar una cantidad definida de la masa del agua ($M_w$) hasta que alcance su punto de ebullición.
Verter el agua en un recipiente aislante y medir su cantidad (la temperatura agua caliente ($T_i$)).
Pesar una muestra de la masa del objeto ($m$) que se encuentra a una temperatura de la temperatura de la muestra ($T_m$).
Introducir la muestra en el recipiente y agitar hasta que alcance la temperatura de la temperatura final ($T_f$).
Calcular el valor de el calor específico de la muestra ($c$).

Diagrama:

ID:(11119, 0)

Concepto

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ID:(15307, 0)

Ecuación

>Top, >Modelo

Si se desea determinar el valor de el calor específico de la muestra ($c$), se puede lograr introduciendo un objeto de la masa del objeto ($m$) en una masa de la masa del agua ($M_w$) en el punto de ebullición. Antes de realizar esta acción, se debe medir la temperatura del objeto, que suele estar a temperatura ambiente, representada como la temperatura de la muestra ($T_m$), y luego la temperatura del objeto sumergido en el agua al final del proceso, que se denota como la temperatura final ($T_f$). Por lo tanto, sabemos que el objeto ha recibido una cantidad de diferencia de calor ($\Delta Q$), que podemos calcular utilizando la fórmula:

$\Delta Q = m c (T_f - T_m)$

Donde el calor específico de la muestra ($c$) es el valor que deseamos determinar. El calor que el objeto ha recibido proviene del agua, cuya temperatura ha disminuido desde la temperatura agua caliente ($T_i$) hasta la temperatura final ($T_f$). Esto se puede expresar como:

$\Delta Q = M c_w (T_i - T_f)$

Donde el calor específico del agua ($c_w$) representa la constante (1 cal/g = 4.186 J/g). Igualando la cantidad de calor, podemos determinar el calor específico del objeto utilizando la siguiente ecuación:

$ c = c_w \displaystyle\frac{ M_w }{ m }\displaystyle\frac{( T_i - T_f )}{( T_f - T_m )}$

Condiciones

Variables

$c$

Calor específico de la muestra

$J/kg K$

$c_w$

Calor específico del agua

$J/kg K$

$M_w$

Masa del agua

$kg$

$M$

Masa del objeto

$kg$

$T_i$

Temperatura agua caliente

$K$

$T_m$

Temperatura de la muestra

$K$

$T_f$

Temperatura final

$K$

Relación

Desarrollo

La relación entre la cantidad de calor cedida por el objeto, representada como el diferencia de calor ($\Delta Q$), con una masa de la masa del objeto ($m$) y las temperaturas el calor específico de la muestra ($c$), la temperatura final ($T_f$) y la temperatura de la muestra ($T_m$), puede describirse mediante la siguiente ecuación:

$\Delta Q = M c (T_f - T_m)$

Esta cantidad de calor es igual a la cantidad de calor absorbida por el agua, que tiene una masa de la masa del agua ($M_w$) y las temperaturas el calor específico del agua ($c_w$), la temperatura agua caliente ($T_i$) y la temperatura final ($T_f$), y se puede expresar con la ecuación:

$\Delta Q = M c_w (T_i - T_f)$

Estas dos cantidades de calor son iguales, por lo que podemos establecer la siguiente igualdad:

$m c (T_f - T_m) = M c_w (T_i - T_f)$

De esta manera, podemos calcular el valor de

$ c = c_w \displaystyle\frac{ M_w }{ m }\displaystyle\frac{( T_i - T_f )}{( T_f - T_m )}$

.

ID:(11117, 0)

Descripción

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Mini clase que explica los conceptos y el desarrollo de las ecuaciones claves del tema.

ID:(11212, 0)

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Video

Video: Práctico de Calorimetría