Prctica N9: Calorimetra.

INTEGRANTES DEL GRUPO: Games, Santiago

Lamas, Carlos Maskin, Nicols

Rodrguez Ponte, Pablo Schmiegelow, Christian

Objetivo: Determinacin del calor especfico de tres slidos (uno de aluminio, otro de bronce y otro de hierro). Materiales e instrumental: Calormetro de mezclas, termmetro, agitador para mantener la temperatura homognea en el lquido, hornito con agua en ebullicin (100C), tres esferas slidas. Experiencia: Se pesaron los cuerpos, el contenedor del calormetro (incluyendo agitador y termmetro), y dicho contenedor, con agua en su interior.

Las medidas obtenidas fueron: Calormetro: 192.2(5) grs. Batidor: 17.5(5) grs. Termmetro:35.2(5) grs. Agua: 800.9(5) grs. Hierro:200.5(5) grs. Bronce:154.95(5) grs. Aluminio:92.5(5) grs.

Se midi la temperatura del agua, en intervalos del 30 seg., durante cinco minutos como mnimo. Se extrajo del horno uno de los tres elementos y se coloc, lo ms rpido posible, en el calormetro. Se midi la temperatura cada diez segundos (en el caso de los cuerpos de hierro y de bronce) y cada cinco segundos en el caso del cuerpo de aluminio. Se continu midiendo durante algunos minutos. El procedimiento se repiti para los otros cuerpos.

RESULTADOS: A continuacin se muestran los grficos realizados con las medidas obtenidas. Para los tres cuerpos se realizaron dos grficos: el primero muestra la evolucin de la temperatura durante todo el procedimiento, el segundo expresa la evolucin de la temperatura en el intervalo en el cual sta se hubo estabilizado. En todos los grficos la lnea (verde) vertical marca el instante en que el cuerpo fue introducido en el calormetro. Los puntos fueron unidos slo con el propsito de facilitar la lectura. Grficos para el aluminio:

0 100 200 300 400 500

24,2

24,4

24,6

24,8

25,0

25,2

25,4

25,6

25,8

Tem

pera

tura

(C

)

Tiempo (Seg.)

Aluminio

400 50024,0

24,5

25,0

25,5

26,0

26,5

27,0

Linear Regression for aluminio_B:Y = A + B * X

Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 25,7 0B 0 0------------------------------------------------------------

R SD N P-------------------------------------------------------------- 0 5

Grficos para el hierro:

0 100 200 300 400 500

21,5

22,0

22,5

23,0

23,5

24,0

Y Ax

is T

itle

X Axis Title

Hierro

200 300 400 50022,0

22,2

22,4

22,6

22,8

23,0

23,2

23,4

23,6

23,8

24,0

Linear Regression for verde_B:Y = A + B * X

Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 23,7 0B 0 0------------------------------------------------------------

R SD N P-------------------------------------------------------------- 0 5

Grficos para el bronce:

0 100 200 300 400 50020,2

20,4

20,6

20,8

21,0

21,2

21,4

21,6

21,8

22,0

22,2Y

Axis

Titl

e

X Axis Title

Bronce

300 400 500

19

20

21

22

23

24

Linear Regression for rojo1_Temp:Y = A + B * X

Parameter Value Error------------------------------------------------------------A 21,7 9,37118E-15B -2,52435E-32 2,60032E-17------------------------------------------------------------

R SD N P-------------------------------------------------------------3,66923E-16 4,0284E-15 9 1------------------------------------------------------------

Y Ax

is T

itle

X Axis Title

Bronce

Cabe destacar que el error que se estim en las medidas de las temperaturas fue de 0.2 C. ste se aproxim basndose en errores de apreciacin.

El dato que hubo que obtener a partir de las grficas, fue la temperatura del sistema al introducir el slido, suponiendo que ste ya estaba en equilibrio trmico: En el caso del aluminio esta fue de:25.7(2) C Para el bronce: 21.7(2) C Para el hierro:23.7(2) C Ntese, tambin, que en los intervalos medidos los calormetros demostraron ser muy eficientes. Slo en el grfico del cuerpo rojo se aprecia cierta pendiente, es decir una pequea prdida de calor (cedido al medio externo). ANLISIS DE RESULTADOS: Se busc en tabla el calor especfico del agua y del aluminio (material del calormetro). Los resultados encontrados1 fueron: Agua: 1 cal./gr.C Aluminio: 0.22 cal/gr.C Los datos corresponden a temperatura y presin normales. Para calcular el calor especfico de cada slido se utiliz la relacin: Debe notarse que las temperaturas iniciales del agua y del calormetro son iguales. Del mismo modo, cuando el sistema alcanza el equilibrio, las temperaturas finales del slido, del agua y del calormetro son las mismas.

Donde f es el equivalente trmico del calormetro. Se hizo, tambin, propagacin de errores (introducidos por las medidas de las masas y de las temperaturas), realizando derivadas parciales. Dicho anlisis revel que el trmino que mayor error introduca era el referido al cambio de temperaturas del lquido y calormetro. Los resultados obtenidos fueron:

Calor especfico del aluminio: 0.17(5) Cal/(gr.C)

1 Fuente: Microsoft Encarta 1997.

( ) ( ))( f

sis

iflls TTM

TTMCC

+=

0)()()(

0

=++==

fciccf

lill

sifss

sliqcalt

TTCmTTCmtTCm

dddd QQQQ

Calor especfico del hierro: 0.11(2) Cal/(gr.C) Calor especfico del bronce: 0.09(3) Cal/(gr.C)

CONCLUSIN. Se logr determinar el calor especfico de los slidos, en base a las medidas realizadas y las relaciones correspondientes. Los resultados fueron:

Calor especfico del aluminio: 0.17(5) Cal/(gr.C) Calor especfico del hierro: 0.11(2) Cal/(gr.C) Calor especfico del bronce: 0.09(3) Cal/(gr.C)

Adems, es necesario rescatar que los calormetros utilizados en la experiencia

demostraron ser lo suficientemente efectivos (luego de que se estabiliz la temperatura, sta no variaba notablemente).