OBJETIVOS GENERALES

Universidad Nacional Del Comahue Facultad de Ingeniera

Laboratorio Nro. 3:

Calorimetra

MATERIA: Fsica II

ALUMNO: Azcurra Marcos - ING-357

PROFESOR: De la Canal Mario

AO: 1er. Cuatrimestre/ 2010

INDICE DE CONTENIDOS

Experiencia I

Introduccin3

Objetivos4

Modelo fsico matemtico4

Descripcin del procedimiento5

Hiptesis simplificativas5

Obtencin de datos6

Incertidumbres6

Anexo 7

Conclusin7

Experiencia II

Introduccin8

Objetivos9

Hiptesis simplificativas9

Descripcin del procedimiento10

Obtencin de datos11

Incertidumbres12

Conclusin13

Referencias14

EXPERIENCIA I

Introduccin

Se define como calor especfico al calor, por unidad de masa, necesario para incrementar la temperatura de un cuerpo un grado centgrado. Las medidas experimentales de los calores especficos pueden realizarse por varios procedimientos. En esta prctica vamos a utilizar el mtodo de las mezclas. La descripcin del proceso que tiene lugar es la siguiente: Se introduce en un sistema adiabtico (calormetro) una cantidad de agua de

masa a temperatura ambiente. Una vez alcanzado el equilibrio trmico, el calormetro y el agua estarn a la misma temperatura . Si en ese momento, introducimos en el sistema una muestra del slido a estudiar, de masa y calor especfico , a una temperatura , el sistema constituido por el agua, el calormetro y la muestra evolucionar hacia un estado de equilibrio trmico a la temperatura . Esta evolucin se realiza a presin constante (P atmosfrica) y sin intercambio

de calor con el exterior (sistema adiabtico), por lo que, pudiendo plantear las ecuaciones siguientes:

siendo:

= masa de agua introducida en el calormetro.

= masa de la muestra metlica a estudiar.

= equivalente en agua del calormetro.

= calor especfico del agua (1 cal/gC)

= calor especfico del metal.

= temperatura inicial del sistema agua-calormetro.

= temperatura inicial de la muestra metlica.

= temperatura final de equilibrio del sistema agua-calormetro.

Objetivos

1. Determinar el equivalente en agua de un calormetro.2. Determinar el calor especifico de un metal.3. Comparar el valor obtenido con el de tabla.

Esquema del Equipamiento e instrumental

Instrumental disponible:

Termmetro, Cronometro, Balanza, Calibre.

Modelo fsico matemtico

Plantemos una conservacin de la energa:

Despreciamos ya que la densidad del aire se considera despreciable en comparacin con la del agua.

Equivalente en agua del calormetro

Descripcin del procedimiento

1. Colocamos un vaso de precipitado con 400 ml de agua1. Pesamos una cantidad de agua a temperatura ambiente.1. Luego colocamos en la balanza el termo, el tapn, el termmetro y el agua.1. Tomamos con un termmetro la temperatura del agua que se encontraba en el fuego, un instante antes de introducirlo en el termo.1. Con un termmetro fuimos observando la variacin de temperatura hasta encontrar la temperatura de equilibrio.1. Ahora si pesamos todo el sistema, el tapn, el termo, el agua fra y el agua caliente.1. Calculamos el equivalente en agua, concluyendo con el primer clculo.1. Tomamos un cubo de cobre y lo colocamos dentro de un recipiente con agua, llevando a esta a los 100 C.1. Pesamos el sistema : termo, tapn, termmetro y agua (a temperatura ambiente).1. Pesamos el metal.1. Luego lo introducimos en el sistema.1. Controlamos la temperatura a travs del termmetro hasta encontrar la temperatura de equilibrio.

Hiptesis Simplificativas

Consideramos el sistema adiabtico despreciando las prdidas de los materiales Consideramos despreciable la cantidad de calor absorbido por el aire pues la masa de aire es pequea Consideramos que la temperatura de equilibrio alcanzada es la temperatura que va a tener en un instante el agua y la pieza. asumimos como calor especifico del agua pura 0,998 cal/gC

Obtencin de Datos, Mediciones

Obtencin de equivalente en agua del calormetro

Incertidumbres

ANEXO

0,090 0,093

Tabla

Obtenido

Conclusin:

Se llego a un valor del calor especifico del metal (cobre) y este fue de . En cuanto a la exactitud se puede decir q es bastante buena ya q solo hubo una diferencia de 0,003 entre los dos valores, en cuanto a la precisin esta no es muy buena aunque el intervalo si contiene el valor de tabla.

EXPERIENCIA II

Introduccin A) PRESIN DE VAPOR. PUNTOS DE EBULLICIN: Se define como presin de vapor de un lquido en equilibrio con su vapor, o simplemente, presin de vapor a una temperatura determinada, a la presin que ejercen las molculas que escapan de la fase lquida (en equilibrio con las que retornan de la fase vapor). Dicha presin de vapor aumenta al elevarse la temperatura, llegndose a un lmite que es la presin crtica, en el que la fase lquida desaparece. Cuando la presin de vapor del lquido es igual a la presin externa que ejerce el gas en contacto con el lquido, se observa la formacin de burbujas en el seno del lquido y se dice que ste entra en ebullicin. As pues, el punto de ebullicin de un lquido se define como la temperatura a la cul su presin de vapor es igual a la presin externa. Si se produce una disminucin de la presin externa, el punto de ebullicin disminuye, mientras que un aumento de la presin externa provocar un aumento del punto de ebullicin. Las molculas de un lquido se mueven debido a la temperatura a la que se encuentran, escapando algunas molculas que poseen una velocidad superior a la media a travs de la superficie libre y pasando a la fase gaseosa. Asimismo, las molculas de vapor al chocar con la superficie libre se incorporan a la fase lquida. En las condiciones adecuadas se llegar a un equilibrio entre ambos movimientos. Se puede demostrar experimentalmente que la presin de vapor es independiente de la masa del lquido y del espacio ocupado por el vapor, y que slo depende de la naturaleza del lquido y de la temperatura a la que est sometido el lquido. B) CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN: Para pasar de la fase lquida a la fase de vapor se necesita una absorcin de energa por parte de las molculas lquidas, ya que la energa total de stas es menor que la de las molculas gaseosas. En el caso contrario, en la condensacin, se produce un desprendimiento energtico en forma de calor. El calor absorbido por un lquido para pasar a vapor sin variar su temperatura se denomina calor de vaporizacin. Se suele denominar calor latente de vaporizacin cuando nos referimos a un mol.

Objetivos

1. Determinar el equivalente en agua de un calormetro.2. Determinar el calor latente de vaporizacin del agua.3. Comparar el valor obtenido con el de tabla.

Esquema del Equipamiento e instrumental

Instrumental disponible:

Termmetro, Cronometro, Balanza, Calibre.

Modelo Fsico Matemtico.

Instrumental de medicin

InstrumentoAlcanceApreciacin

Termmetro110C0,1C

Reloj digital24 hs.0,001 s.

Balanza1 Kg.0,01 g.

Calibre0,2 m.0,00002 m.

Descripcin del procedimiento:

Determinacin del equivalente en agua del calormetro

1. Pesamos una masa de agua a temperatura ambiente 2. Colocamos esta masa dentro del calormetro y lo tapamos.3. Esperamos a que llague a temperatura de equilibrio(temperatura ambiente)4. Pesamos otra masa de agua, la calentamos (80 C) y registramos esa temperatura como temperatura masa de agua caliente.5. Introducimos el agua caliente dentro del calormetro6. Esperamos hasta que se alcance el equilibrio trmico.7. Calculamos con los datos anteriores el equivalente en agua del calormetro

Determinacin del calor latente de vaporizacin del agua:

1. Colocamos una masa de agua fra dentro del calormetro (temperatura ambiente).2. Colocamos agua en la caldera para calentarla.3. una vez que esta cantidad de agua alcanza su punto de ebullicin empieza a circular vapor por el conducto de goma hasta que llaga a la ampolla de vidrio (4) 4. Sigue circulando hasta que llega a la ampolla de vidrio (5) dentro del calormetro entregando calor al agua fra lo que provoca la condensacin5. Una vez el vapor en el calormetro comenzamos a registrar los cambios de temperaturas en los termmetros hasta alcanzar una temperatura de equilibrio6. Registramos estas variaciones en un programa que nos permita ver los tiempo que tarda en llegar a la temperatura de equilibrio7. Medimos la masa de agua que se condensa 8. Una vez conseguida el valor de la masa de agua que se condensa, calculamos el calor de vaporizacin del agua.

Aqu se pueden ver las variaciones de los termmetros hasta llegar a la temperatuta de equilibrio

Hiptesis simplificativas

Consideramos el sistema adiabtico pues el intervalo de tiempo es pequeo lo cual nos permite despreciar las perdidas por el estado de los materiales. Suponemos la presin igual a 1 atm Supongo que el agua utilizada es pura y su calor especfico es 0,998 cal/kgC El vapor se mantiene a 100 C El no es funcin de la temperatura Asumimos que el calor especifico del vapor por tabla es 540 cal/g damos por hecho que la cantidad de calor absorbido por el calormetro es Despreciamos la absorcin de calor del aire por tener densidad despreciable para nuestros instrumentos y objetivos El vapor se mantiene a 100 C

Obtencin de Datos, Mediciones

Incertidumbres Anexo

Conclusin:

Se llego a determinar el calor latente de vaporizacin del agua y este fue de El calor latente de vaporizacin obtenido es una medicin poco precisa y poco exacta pues comparndolo con el valor de tabla obtenido observamos q este intervalo no lo contiene debido a las prdidas que a mayor cantidad de tiempo eran mas considerables.

REFERENCIAS

SERWAY, Raymond A.Fsica, CuartaEdicin. Editorial McGraw-Hill, 1996.

Apunte de ctedra.

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