UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERA EN GEOLOGA, MINAS, PETRLEOS Y

AMBIENTAL

ESCUELA DE PETRLEOS

INFORME DE LABORATORIO N 3

NOMBRE: Quezada Espinosa David Andrs. FECHA: 2014_05_21

PROFESOR: Dr. Bolvar Enrquez. CURSO: Cuarto

1. Tema: Calorimetra

2. Objetivos:

2.1. Objetivo General

Establecer el equivalente trmico del calormetro

2.2. Objetivos Especficos

Especificar el equilibrio trmico experimental.

Averiguar los mtodos de deduccin del equivalente trmico.

Inducir el equivalente trmico del calormetro aplicando la ecuacin

existente para la definicin del mismo con los resultados determinados

experimentalmente.

Investigar acerca de los cambios trmicos y los procesos de

intercambio trmico.

3. Marco Terico

Cambio Trmico.

Concurrir un cambio trmico cuando dos objetos o cuerpos se fusionen

o se junten y cada uno posea una temperatura distinta, la energa

calorfica ser desigual, esta se transferir del de mayor temperatura

hacia el de menor temperatura, hasta el punto en que ambos cuerpos

tengan la misma temperatura, es decir, adquieran el equilibrio trmico.

Cuando dos porciones cualesquiera de un sistema se encuentran en

equilibrio trmico se dice que el sistema mismo est en equilibrio trmico

o que es trmicamente homogneo. Experimentalmente se encuentra

que, en un sistema en equilibrio trmico, la temperatura en cualquier

punto del cuerpo es la misma.

Equivalente Trmico

El equivalente en agua del calormetro es la masa de agua que se

comportara igual que el calormetro y que perdera igual calor en las

mismas circunstancias. De esta forma, solo hay que sumar al agua la

cantidad de equivalentes.

Deduccin de equivalente trmico y su ecuacin.

Sea 0 la temperatura del termo vaco y la temperatura del agua en el

momento de verterla en el recipiente aislado.

Igualando ambos calores se tiene:

=( + )

E es el equivalente buscado y ma es la masa de agua.

Admitiendo que el calor cedido por el agua es absorbido ntegramente por

el calormetro, se puede aplicar la formula anterior donde es la

temperatura de equilibrio, es la inicial del agua y 0 la inicial del

calormetro.

Unidades:

o La calora (cal), que es la cantidad de energa que hay que suministrar a

un gramo de agua para elevar su temperatura 1.

o Joule, tras mltiples experimentaciones en las que le movimiento de unas

palas, impulsadas por un juego de pesas, se movan en el interior de un

recipiente con agua, estableci el equivalente mecnico del calor,

determinando el incremento de temperatura que se produca en el fluido

como consecuencia de los rozamientos producidos por la agitacin de las

palas: 1cal = 4,187 J

o El BTU se define como la cantidad de calor que se debe agregar a una

libra de agua para aumentar se temperatura en un grado farenheit, y

equivale a 252 caloras.

Deduccin del equivalente trmico.

=

+ =

. ( ) + . ( )

= . ( )

. = =

=( ) ( )

( )

=( + )

( )

4. Montaje del equipo.

4.1. Diagrama del experimento

2

3 4

5

1 6

1

4.2. Materiales.

1. Calormetro.

2. Vaso trmico.

3. Termmetro.

4. Embudo.

5. Reverbera.

6. Agua.

5. Datos experimentales

CALORMETRO

Tiempo (s) Tf (C) Tc (C) Tm (C)

0 20 40 29

30 20 39,9 29

60 20 39,7 29

90 20 39,5 29

120 20 39,2 29

150 20 39 29

180 20 38,9 29

210 20 38,6 29

240 20 38,1 29

270 20 38 29

300 20 38 29

6. Procedimiento

Medimos una cantidad prudencial de agua, de tal manera que al mezclar

los volmenes de agua frio y caliente no exista exceso y se rebote del vaso.

Medimos la temperatura de este volumen.

Calentamos este volumen medido hasta que llegue a una temperatura de

40 y retiramos el envase con agua del fuego.

Introducimos el termmetro y realizamos mediciones de temperatura cada

30 segundos, hasta completar 5 minutos.

Mezclamos este volumen de agua calentado con el agua fra en el vaso

trmico y realizamos las mismas mediciones de temperatura cada 30

segundos hasta alcanzar los 5 minutos.

Anotamos los valores obtenidos en esta etapa de la prctica.

Realizamos los mismos pasos, pero en esta ocasin mezclaremos los

volmenes en el calormetro.

Realizar las tablas de resultados acompaadas de sus grficos.

7. Clculos

7.1. Calcular el equivalente trmico del vaso

=( + )

( )

VASO TRMICO

Tiempo (s) Tf (C) Tc (C) Tm (C)

0 19 40 28

30 19 39,9 28

60 19 39,5 28

90 19 39,2 28

120 19 38,5 28

150 19 38 28

180 19 37,8 28

210 19 37,5 28

240 19 37,2 28

270 19 37 28

300 19 37 28

=0.3(38,33 28 28 + 19)

(28 19)

= 0,0443

7.2. Calcular el equivalente trmico del calormetro de madera

=( + )

( )

=0.3(38,99 29 29 + 20)

(29 20)

= 0,033

7.3. Grficos de la temperatura Tf, Tc, Tm, f (t).

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250 300 350

Tem

era

tura

(C

)

Tiempo (s)

CALORMETRO

Tf Tc Tm

7.4. Comparar valores obtenidos

Segn las grficas se puede afirmar que existe mayor prdida de energa o

calor en el vaso trmico que en calormetro de madera.

8. Resultados

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150 200 250 300 350

Tem

pe

ratu

ra (

C)

Tiempo (s)

VASO TRMICO

Tf Tc Tm

VASO TRMICO

Tiempo (s) Tf (C) Tc (C) Tm (C)

0 19 40 28

30 19 39,9 28

60 19 39,5 28

90 19 39,2 28

120 19 38,5 28

150 19 38 28

180 19 37,8 28

210 19 37,5 28

240 19 37,2 28

270 19 37 28

300 19 37 28

Suma 209 421,6 308

Promedio 19 38,3272727 28

T (K) 292 311,327273 301

CALORMETRO

Tiempo (s) Tf (C) Tc (C) Tm (C)

0 20 40 29

30 20 39,9 29

60 20 39,7 29

90 20 39,5 29

120 20 39,2 29

150 20 39 29

180 20 38,9 29

210 20 38,6 29

240 20 38,1 29

270 20 38 29

300 20 38 29

Suma 220 428,9 319

Promedio 20 38,9909091 29

T (K) 293 311,990909 302

9. Conclusiones

El equivalente en agua del calormetro es la masa de agua que se

comportara igual que el calormetro y que perdera igual calor en las

mismas circunstancias, por ende, el vaso trmico presentar una mayor

disipacin de la energa o calor que le calormetro.

Cuando se mezclan dos sustancias de distinta temperatura, existe un

intercambio de calor o energa que cesar hasta que se llegue al equilibrio

trmico.

La prdida de calor estar directamente relacionada con el material

aislante.

10. Recomendaciones.

Que se tenga precaucin al momento de calentar el agua.

Que se tome con precisin las mediciones de temperatura, procurando ser

exacto en el tiempo.

Que se cierre de manera correcta el vaso trmico al momento de equilibrar

la temperatura del lquido contenido.

11. Bibliografa

BOLIVAR E, Gua de laboratorio Fisicoqumica. Universidad Central del

Ecuador, Facultad de Ingeniera en Geologa, Minas, Petrleos y Ambiental,

Quito Ecuador.

CALORMETRO, http://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADmetro

CA

LOR

MET

RO

E 0,033 kg

Tf promedio 20 C

Tc promedio 38,99 C

Tm promedio 29 C

VA

SO T

RM

ICO

E 0,044 kg

Tf promedio 19 C

Tc promedio 38,33 C

Tm promedio 28 C

12. Anexos.

CUESTIONARIO

1. 100 g de una aleacin de oro y cobre, a la temperatura de 75.5C se introducen

en un calormetro con 502 g de agua a 25C, la temperatura del equilibrio

es de 25.5C. Calcular la composicin de la aleacin sabiendo que los calores

especficos del oro y del cobre son 130 J/kg C y 397 J/kg C respectivamente.

= 130

0 = 75,5

= 25,5

= 397

= 0,502

= 4180

=

= (0 ) + (0 )

= ( 0)

(0 ) + (0 ) = ( 0)

[130

] (75,5 25,5) + [397

] (75,5 25,5) = 0,502 [4180

] (25,5 25

6500

+ 19850

= 1049,18

+ = 0,1

= 0,1

6500

(0,1 ) + 19850

= 1049,18

= 0,0299

= 0,0701

2. Qu altura tendra que tener una cascada para que el agua aumentase 1C su

temperatura. (Suponiendo que toda su energa potencial se transformase en

calor que va a calentar al lquido).

= 1

= 4180

=

=

=4180

1

9.82

= 423,5306

3. Explica en qu situacin al calentar un cuerpo no aumenta su temperatura.

Cuando agregamos calor a un cuerpo, este no sufrir elevacin de temperatura si

como consecuencia existe un cambio de estado, por ende se puede afirmar que el

cambio de estado es un proceso isotrmico.

4. En un calormetro que contiene 440 g de agua a 9C se introduce un trozo de

hierro de masa 50g a 90C. Una vez alcanzado el equilibrio la temperatura

es de 10C. Cul es el calor especfico del hierro? Dato: calor especfico del

agua 4180 J/kg.K.

= 440

= 9

= 50

= 90

= 10

=?

=

(0 ) = (0 )

=(0 )

(0 )

=0.440 4180

(10 9)

0.05(90 10)

= 459,8

5. Una masa de mercurio cae libremente desde un recipiente superior a otro

inferior separados entre s un metro, aumentando su temperatura 0.7C.

Suponiendo que es despreciable todo el intercambio trmico entre el mercurio y

el exterior, calcula el calor especfico del mercurio.

= 0,7

= 1

=?

=

=

=9,8

2

1

0,07

= 14

6. Mezclamos 1kg de agua a 95C con 1kg de hielo a 5C. Se fundir todo el

hielo? Indica cules sern las condiciones finales de la mezcla. Datos: Calor

especfico del hielo: 0.5 cal/gC, Calor de fusin del hielo 80 cal/g, Calor

especfico del agua: 1 cal/gC.

= 1

= 95

= 1

= 5

= 0,5

= 1

= 80

.

|| = ||

+ =

=

=1 4180 9 1 2090 5

334400

= 1,15

.

.

|| = + + ( 0)

|| = (95 )

|| = ||

+ + ( 0) = (95 )

1 2090 5 + 1 334400 + 1 4180 = 1 4180(95 )

= 6,25