Práctica No 8. Capacidad térmica y calor específico

Transcripción

1 Práctica No 8 Capacidad térmica y calor específico 1. Objetivo general: Determinar la capacidad térmica y el calor específico de una sustancia. 2. Objetivos específicos: 1) Comprobación experimental del primer principio de termodinámica. 2) Desarrollar los conceptos de calorimetría, termómetro y calor específico, por medio de la práctica. 3. Marco teórico: Calor específico: Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado. En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en julios por kilogramo y kelvin; en ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado. El calor específico del agua es una caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar su temperatura en un grado centígrado. De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit, para la mayoría de los elementos sólidos, el producto de su calor específico por su masa atómica es una cantidad aproximadamente constante. Si se expande un gas mientras se le suministra calor, hacen falta más calorías para aumentar su temperatura en un grado, porque parte de la energía suministrada se consume en el trabajo de expansión. Por eso, el calor específico a presión constante es mayor que el calor específico a volumen constante. Calorimetría: Es ciencia que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de calor. El calorímetro es el instrumento que mide dicha energía. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse utilizando una fuente corriente de calor), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose según se va enfriando el objeto. El calor latente, que no está relacionado con un cambio de temperatura, es la energía térmica desprendida o absorbida por una sustancia al cambiar de un estado a otro, como en el caso de líquido a sólido o viceversa. Cuando la fuente de calor es una reacción química, como sucede al quemar un combustible, las sustancias reactivas se colocan en un envase de acero pesado llamado bomba. Esta bomba se introduce en el calorímetro y la reacción se provoca por ignición, con ayuda de una chispa eléctrica. 4. Materiales y equipos: Materiales cobre acero agua hilo Equipos Balanza Termómetro calorímetro Mechero olla

2 5. Procedimiento experimental: 1) Pese el calorímetro. 2) Pese el calorímetro con agua, a este reste el peso del calorímetro para determinar la masa del agua. 3) Pese los dos metales (cobre y el acero). 4) Tome la temperatura ambiente y anótela como T 0. 5) Tome la temperatura del agua hirviendo y anótela como T 1. 6) Caliente los dos metales en agua hirviendo por un lapso de 5 minutos, aproximadamente y luego trasládelos al calorímetro, y tome la temperatura, y anótela como T 2. 7) Realice los pasos del 2) al 6) tres veces con cada metal. 6. Cálculos: (Buscar formula de calor específico) = ( ) ( ) ( ) ( ) (1) 7. Pre-laboratorio: Investigar 1) Qué es capacidad térmica? 2) Cuál es el primer principio de la termodinámica? 3) Qué es un termómetro? 4) Qué se entiende por transferencia de calor? 5) Qué importancia tiene el calor específico y la capacidad térmica?

3 Diseño de equipo Fig. 3: calorímetro eléctrico.

4 Reporte de datos: Tabla 1: Datos de la práctica T 0 m c m cobre m acero T 1 Tabla 2: Datos del cobre M calori+agua1 M calori+agua2 M calori+agua3 T 2.1 T 2.2 T 2.3 m 1A m 2A m 3A Tabla 3: Datos del acero M calori+agua1 M calori+agua2 M calori+agua3 T 2.1 T 2.2 T 2.3 m 1A m 2A m 3A Sección: Grupo: Integrantes Nombre y apellido C.I Firma

5