Práctica virtual con la ayuda de este applet de A. Franco

Medida del equivalente en agua de un calorímetro y del calor específico de un sólido

1. Medida del equivalente en agua de un calorímetro

El programa interactivo genera el equivalente en agua del calorímetro, un número al azar comprendido entre 20 y 50 g.

Introducimos los siguientes datos:

• Masa M de agua en gramos en el calorímetro
• Temperatura T₀ inicial del calorímetro

• Masa m de agua en gramos en una probeta
• Temperatura T del agua

Se pulsa el botón titulado Preparar. Los termómetros y las escalas graduadas de medida del volumen de agua reflejan los valores introducidos.

Si estamos conformes con los datos introducidos, se pulsa el botón titulado Calcular. La masa m de agua se vierte en el calorímetro, y en el termómetro podemos leer la temperatura final de equilibrio T_e.

Los datos los genera el ordenador y con ellos podemos calcular el equivalente en agua del calorímetro.

Ejemplo:

• Sea M =150 g, T₀=18ºC
• Sea m =70 g, y T=80ºC
• La temperatura de equilibrio es T_e=34ºC

Como el calorímetro es un sistema adibáticamente aislado el calor que pierde el agua a mayor temperatura es igual al que gana el calorímetro con el agua que contiene inicialemte.

-m(T_e-T)= (M+k)(T_e-T₀)

2. Medida del calor específico de un sólido

Introducimos los siguientes datos:

Se ponen M gramos de agua en el calorímetro, se agita, y después de un poco de tiempo, se mide su temperatura T₀. A continuación, se deposita la pieza de sólido rápidamente en el calorímetro. Se agita, y después de un cierto tiempo se alcanza la temperatura de equilibrio T_e.

Se pesa una pieza de material sólido de calor específico c desconocido, con una balanza, resultando m su masa. Se pone la pieza en agua casi hirviendo a la temperatura T.

• Elegimos el material del sólido en el control de selección titulado Sólido: Aluminio, Cobre, Estaño, Hierro, Oro, Plata, Plomo, Sodio.

Pulsamos el botón titulado Preparar. Si estamos conformes con los datos introducidos, pulsamos el botón titulado Calcular. El sólido se introduce en el calorímetro, y en su termómetro podemos leer la temperatura final de equilibrio T_e.

Ejemplo:

• Agua: M=150 g, T₀=18ºC
• Sólido: aluminio, m=70 g, y T=80ºC
• La temperatura final de equilibrio es T_e=22ºC

Como el calor perdido por el sólido es igual al ganado por el agua y el calorímetro utilizamos la fórmula:

Se apuntan los datos y se despeja c de la fórmula que hemos deducido.

Comparamos el resultado obtenido con el proporcionado por el programa interactivo al pulsar el botón titulado Respuesta.