Calor especifico y calor latente

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Las siguientes masas representan: Primer Caso/ Segundo Caso

Masa del calorímetro con agua: 365,63 g / 381,16g

Masa del calorímetro con agua más el hielo derretido: 411,23 g /414,40g

Masa del calorímetro sin agua: 233,74 g

Masa de hielo agregado: 45,6 g / 33,24 g

Gráfica 1. Temperatura de equilibrio en la primera evaluación del calorímetro

[pic 3]

Gráfica 2. Temperatura de equilibrio en la segunda evaluación del calorímetro

[pic 4]

Gráfica 3. Determinación del calor específico del cilindro de metal (1)[pic 5]

Gráfica 4. Determinación del calor específico del cilindro de metal (2)[pic 6]

Gráfica 5. Determinación calor latente de fusión del agua (1)[pic 7]

Gráfica 6. Determinación calor latente de fusión del agua (2)

[pic 8]

Muestra de cálculos

Determinación de la influencia del calorímetro en el experimento:

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

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Determinación del calor específico del cilindro metálico:

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[pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

Determinación del calor latente de fusión del hielo (Primer Caso):

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[pic 21]

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Discusión

En la primera sección del experimento, se busca determinar qué tan ideal es el calorímetro utilizado, esto se determinar obtenido el valor K tal y como se muestra en la muestra de cálculos, en donde se sigue que la sumatoria de los calores es igual a cero y K representa la influencia del calorímetro ya que no se encontraba en condiciones ideales donde no permitiría la entrada ni la salida de calor en el sistema. Para que el calorímetro fuera ideal, su valor en la ecuación sería despreciable o igual a cero, en este caso presentó un valor distinto de cero, que representa el calor perdido en el sistema ya que no corresponde a un calorímetro ideal.

Utilizando el mismo calorímetro, se procedió a determinar el calor específico de un cilindro metálico. Se utilizó la misma propiedad en donde la sumatorio de los calores es igual a cero, tomando en cuenta la influencia del calorímetro, y de esta manera se determina la constante C que representa el calor específico del cilindro, tal y como se muestra en la muestra de cálculos.

En la segunda parte de la práctica se trabajó con el método de Rowland, las gráficas 5 y 6 en la sección de resultados muestran cómo el agua caliente que se encontraba en el calorímetro viene perdiendo temperatura desde antes de introducir el hielo, y cuando este se introduce la disminución de temperatura se hace mayor, pero cuando este se derrite aumenta la temperatura una vez más. Un método ideal de rowland se apreciaría de esta manera:

[pic 23]

En donde la línea vertical representa el proceso instantáneo donde se derrite el hielo y se enfría el agua, generando dos áreas sombreadas iguales.

En esta misma sección, se procedió a determinar el calor latente de fusión del hielo (agua), utilizando la ecuación de sumatoria de calor igual a cero y tomando en cuenta el cambio de estado, la teoría reporte el valor como 333 y el valor obtenido fue de 1080, obteniéndose un porcentaje de error de 224% por encima del valor real. [pic 24][pic 25]

Conclusiones

El calorímetro es un recipiente diseñado para minimizar el flujo de calor hacia (o desde) el ambiente que la rodea. Aun así, siempre habrá flujo de energía entre la mezcla y el ambiente. Si el calorímetro es ideal, se puede plantear la conservación de la energía como:

Qcedido + Qganado = 0

Con esta expresión se pueden determinar temperaturas de equilibrio, capacidades caloríficas, calores latentes en caso de que haya cambios de estado e incluso la influencia, si la hay, del calorímetro, tal y como se ha representado en este reporte debido a las definiciones del calor.

Cuestionario

1. ¿Enumere los principales errores cometidos en este experimento?

Escape de calor por parte del calorímetro ya que claramente no era un recipiente ideal, mala calibración del equipo y mala lectura por parte de los estudiantes.

2. ¿De qué forma se pueden corregir los errores cometidos en esta experiencia de

laboratorio?

Teniendo cuidado a la hora de tomar lecturas, calibrar el equipo a tiempo y conseguir un calorímetro ideal para que los resultados tomados sean los más óptimos posibles.

3. ¿Qué característica debe tener un calorímetro ideal?

Que se comporte como un sistema aislado, que no se vea afectado por los factores externos y que no absorba ni expulse calor de sí mismo.

Referencias

Figueroa, R. 2010. Manual de Prácticas de Laboratorio. San José Costa Rica.

Young, H.D. y Freedman, R.A. 2013. Física Universitaria. Vol. 1. 13a edición. México, D.F.: Pearson Educación. 523p.