Asociacin Universidad Privada San Juan Bautista FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONAL DE MEDICINA HUMANA Curso: Biofsica Medica Ciclo: I Semestre Acadmico: 2011 -1

GUIA DE LABORATORIO N 11 CALORIMETRIA 1. OBJETIVO: y Calcular el equilibrio trmico del agua utilizando el calormetro de mezclas y Determinar el calor especifico de un solido utilizando el mtodo de mezclas 2. MATERIALES 01 calormetro 01 Mechero 01 Termmetro 0o a 100 oC01 soporte, rejilla, pinza 01 Balanza 01 solido (acero, aluminio o cobre) 3. FUNDAMENTO TEORICOEn fsica, el calor se define como energa en trnsito. Generalmente, el calor es una forma de energa asociada al movimiento de los tomos, molculas y otras partculas que forman la materia, el calor puede ser creado por reacciones qumicas (como en la combustin)por disipacin electromagntica(como en los hornos de microondas) o por disipacin mecnica (friccin) su concepto esta ligado al principio cero de latermodinmica, que dictamina que dos cuerpos en contacto intercambian energa hasta que su temperatura se equilibra, el calor puede ser transferido entre objetos por diferentes mecanismos, entre ellos conduccin, conveccin y radiacin. El calor es el proceso por el que se transfiere parte de la energa interna de un sistema a otro, con la condicin de que estn a otra temperatura. Cuando dos sistemas a diferente temperatura entran en contacto se observa que se transfiere energa desde la parte caliente hacia la fra. Esta transferencia de calor eleva la temperatura del sistema fro y reduce la temperatura del sistema caliente. Despus de un cierto tiempo, los dos sistemas alcanzan una temperatura intermedia y comn a ambos. En esta situacin la transferencia de calor se detiene. En este experimento mezclaremos masas conocidas de agua caliente con fra y utilizando la definicin de calora podremos determinar la cantidad de energa que es transferida al poner en contacto un cuerpo caliente con otro fro y veremos si la energa se conserva en este proceso. La idea bsica es que si consideramos un sistema aislado (que no puede intercambiar calor con el exterior) y dentro del mismo dos partes de masas mcy mf ; mcon temperaturas inciales Tcy Tf ( c por caliente y f por fro) respectivamente. Cuando dichas partes son puestas en contacto la parte caliente se enfriar hasta alcanzar una temperatura de equilibrio Teq. En este proceso se transfiere una cantidad de calor:

Qc=Ceamc(Teq-Tc)

.

(1)

Al mismo tiempo la parte fra se calienta hasta alcanzar la misma temperatura de equilibrio e intercambia una cantidad de calor: Q f=Ceamf(Teq-Tf) .. (2) EQUILIBRIO TERMICO Dado que el sistema se encuentra aislado entonces la suma algebraica (con signos) de ambas cantidades de calor debe ser cero, por lo que resulta: Donde: Cea = calor especifico del agua Cea mc(Teq-Tc)=Cea mf(Teq-Tf) . (3) mc = masa del agua caliente mf= masa del agua fra Ta = temperatura del agua caliente Tf = temperatura del agua fra Teq = temperatura de equilibrio

4. PROC

A. Equilibrio trmico (anotar los datos en la tabla 01 4 1 Medir la masa del calormetro vacio y anotar s datos (ensayo 1 4 2 lenar cierta cantidad de agua aproximadamente hasta 1/3 de su capacidad y luego medir la nueva masa (agua mas calormetro) 4 3 Medir la temperatura del agua fra 4 4 Medir la masa del otro calormetro para el agua caliente 4 5 lenar cierta cantidad de agua y luego medir la nueva masa (agua mas calormetro) o 4 6 alentar el agua hasta la temperatura aproximadamente a 61 C 4 7 nmediatamente el agua caliente a dicha temperatura agregamos al agua fra y me clamos hasta que la temperatura se estabilice y medimos su temperatura con el otro termmetro (temperatura de equilibrio)y tambin medimos la masa total 4 8 epite el mismo procedimiento invirtiendo las cantidades de agua ( ensayo 2) 4 9 epite el mismo procedimiento para igual cantidad de agua (ensayo 3)

Tabla 1 Ensayos Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3Masacalormetro 1

Masa calormetro mas agua fra

Masacalormetro 2

Masacalormetro mas agua caliente

Tfrio

T caliente

4.10 Clculos A partir de los datos calculamos las masas reales del agua fra y caliente tambin los cambios de temperatura ( T) que experimentaron cada una y las cantidades de calor intercambiadas Qfy Qcesperamos que sean parecidas en mdulo y de signos contrarios Anote los resultados en la tabla 2 Tabla 2 Ensayosm frio Masa del agua frio m caliente Masa del agua caliente T (Teq-Tf) frio T (Teq-Tc) caliente Q frio Q caliente

Cea mf(Teq-Tf)

Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3

B. Calor especifico 4 11 Medir con la probeta graduada 150 g de agua y virtalo al calormetro (mf) 4 12 Medir la temperatura del agua en el calormetro ( Tf) 4 13 Medir la masa de un cuerpo solido (m) 4 14 Calentar este cuerpo colocando en un vaso pirex con agua sobre el mechero hasta llegar al punto de ebullicin del agua

N OS

TFinal equilibrio

Masa final

Cea mc(Teq-Tc)

4 15 Con el termmetro mida esta temperatura (Tc) pidamente retire el cuerpo solido del vaso con agua hirviendo y colquelo en el calormetro con 4 16 agua, agite suavemente la me cla y mide la temperatura de equilibrio (Teq) 4 17 Con los datos obtenidos use la ecuacin (4), y determine el calor especfico del solido. Considerando el calor especifico del agua 1 cal/g oC mf Cef (Tf-Teq) =mc Cec (Tc-Teq)!

.. ( 4 )

mf = masa del cuerpo frio Cef = calor especifico del cuerpo frio Tf = temperatura del cuerpo frio Teq = temperatura de equilibrio mc = masa del cuerpo caliente Cec = calor especifico del cuerpo caliente Tc = temperatura del cuerpo caliente 4.18 Repita los pasos anteriores para los otros slidos y complete la tabla 2"

donde

Tabla 2 Solido Aluminio Cobre PlomoMasa de agua frio (mf) Masa del solido caliente (m c) Temperatura del agua frio (Tf)Temperatura del solido caliente

(Tc)

Temperatura de equilibrio (Teq)

Calor especifico del solido ( Ce ) mf Cef (Tf-Teq) =mc Cec (Tc-Teq)

5. SITUACIONES PROBLEMATICAS Equilibrio trmico 5.1 Cual sistema tiene mas energa, las dos recipientes antes de me clarse o despus? Se conservo la energa? 5.2 iscuta las posibles (e indeseables) causas de ganancia o prdida de calor que puedan afectar la experiencia 5.3 Con los datos iniciales del agua frio y del caliente determine la temperatura de equilibrio por el mtodo analtico Calor especifico 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 Cuales son las principales dificultades encontradas en la practica a ecuacin (4) es completamente correcta? Qu factores pueden mejorar esta ecuacin? explique. Mediante que proceso se trasmite el calor entre los cuerpos dentro del calormetro Que materiales son buenos y malos conductores de calor Con los datos de la tabla determine el calor especifico de cada solido por el mtodo analtico% # $